Влияние загрязнения фторидами алюминиевого производства

Ñèáèðñêèé ýêîëîãè÷åñêèé æóðíàë, 3 (2010) 479–485
ÓÄÊ 631.417.2
Âëèÿíèå çàãðÿçíåíèÿ
ôòîðèäàìè àëþìèíèåâîãî ïðîèçâîäñòâà
íà ñîñòîÿíèå ãóìóñà â ðàçíûõ ïî ñâîéñòâàì ïî÷âàõ
Áàéêàëüñêîãî ðåãèîíà
Ñ. Þ. ÇÎÐÈÍÀ,
Ë. Â. ÏÎÌÀÇÊÈÍÀ, À. Ñ. ËÀÂÐÅÍÒÜÅÂÀ, Ò. Â. ÇÀÑÓÕÈÍÀ
Ñèáèðñêèé èíñòèòóò ôèçèîëîãèè è áèîõèìèè ðàñòåíèé ÑÎ ÐÀÍ
664033, Èðêóòñê, à/ÿ 1243
E-mail: [email protected]
ÀÍÍÎÒÀÖÈß
Âëèÿíèå çàãðÿçíåíèÿ ôòîðèäàìè àëþìèíèåâîãî ïðîèçâîäñòâà íà ñîñòîÿíèå ãóìóñà ðàçíûõ òèïîâ
ïàõîòíûõ ïî÷â èçó÷àëè â ïîëåâûõ îïûòàõ, êîòîðûå âêëþ÷àëè âàðèàíò ñ ìîäåëèðîâàíèåì âûñîêîãî
óðîâíÿ çàãðÿçíåíèÿ ïóòåì âíåñåíèÿ NaF, ïðåîáëàäàþùåãî â àýðîïðîìâûáðîñàõ. Íåãàòèâíîå äåéñòâèå
ôòîðèäîâ íà ñîñòîÿíèå ãóìóñà, ñâÿçàííîå ñ ïîâûøåíèåì ïîäâèæíîñòè ãóìóñîâûõ âåùåñòâ, â ñåðîé
ëåñíîé ïî÷âå ïðîÿâëÿëîñü ñèëüíåå, ÷åì â äåðíîâî-ëóãîâîé. Ýòî çàâèñåëî îò ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ ñâîéñòâ
ïî÷â, îïðåäåëÿþùèõ áóôåðíîñòü ïî îòíîøåíèþ ê NaF, è ñîäåðæàíèÿ âîäîðàñòâîðèìûõ ôòîðèäîâ.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: çàãðÿçíåíèå ïàõîòíûõ ïî÷â ôòîðèäàìè àëþìèíèåâîãî ïðîèçâîäñòâà, ñîñòîÿíèå
ãóìóñà, òðàíñôîðìàöèÿ óãëåðîäà è àçîòà â ñîñòàâå ãóìóñîâûõ âåùåñòâ.
Òåõíîãåííîå çàãðÿçíåíèå ÿâëÿåòñÿ ñóùåñòâåííûì ôàêòîðîì, âëèÿþùèì íà ýêîëîãè÷åñêóþ óñòîé÷èâîñòü ïî÷â, ïðåæäå âñåãî çàâèñÿùóþ îò èõ ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ ñâîéñòâ, êîëè÷åñòâà è êà÷åñòâà îðãàíè÷åñêîãî âåùåñòâà [1–
5].  Áàéêàëüñêîì ðåãèîíå ñóùåñòâåííûì èñòî÷íèêîì çàãðÿçíåíèÿ ÿâëÿþòñÿ àëþìèíèåâûå
êîìáèíàòû-ãèãàíòû (ÁðÀÇ è ÈðêÀÇ). Êàæäûé
èç íèõ åæåãîäíî âûáðàñûâàåò â àòìîñôåðó áîëåå 7 òûñ. ò ôòîðèäîâ [6], êîòîðûå îòíîñÿòñÿ ê
1-ìó êëàññó âûñîêîîïàñíûõ âåùåñòâ [7]. Èõ íåãàòèâíîå äåéñòâèå íà ïî÷âó ïðîÿâëÿåòñÿ â íàðóøåíèè ñòðóêòóðû, ïîäùåëà÷èâàíèè, èçìåíåíèÿõ â ïî÷âåííîì ïîãëîùàþùåì êîìïëåêñå,
à òàêæå â óñèëåíèè ïîäâèæíîñòè ãóìóñîâûõ
âåùåñòâ, ñïîñîáñòâóþùèõ ìèíåðàëèçàöèè óãëåðîäà è àçîòà [8–10]. Áîëüøàÿ ÷àñòü èìåþùèõÇîðèíà Ñâåòëàíà Þðüåâíà
Ïîìàçêèíà Ëþáîâü Âëàäèìèðîâíà
Ëàâðåíòüåâà Àëëà Ñåðãååâíà
Çàñóõèíà Òàòüÿíà Âàëåíòèíîâíà
ñÿ â ëèòåðàòóðå äàííûõ ïîëó÷åíà â ëàáîðàòîðíûõ ýêñïåðèìåíòàõ ìîäåëèðîâàíèÿ âûñîêèõ
óðîâíåé çàãðÿçíåíèÿ ôòîðèäàìè, ÷àùå NaF.
 ïîëåâûõ óñëîâèÿõ, õàðàêòåðèçóþùèõñÿ ïîñòîÿííûìè èçìåíåíèÿìè ïðèðîäíûõ ôàêòîðîâ,
âêëþ÷àÿ ãèäðîòåðìè÷åñêèå, à òàêæå íåïðåêðàùàþùèìñÿ òåõíîãåííûì çàãðÿçíåíèåì, ïîäîáíûå èññëåäîâàíèÿ ìàëî÷èñëåííû.
 çàäà÷ó èññëåäîâàíèé âõîäèëî ïîêàçàòü
ñîñòîÿíèå ãóìóñà â òåõíîãåííî çàãðÿçíÿåìûõ
ôòîðèäàìè ñåðîé ëåñíîé è äåðíîâî-ëóãîâîé
ïàõîòíûõ ïî÷âàõ ëåñîñòåïè Áàéêàëüñêîãî ðåãèîíà, à ñ öåëüþ ïðîãíîçà, ìîäåëèðóÿ âûñîêèé óðîâåíü çàãðÿçíåíèÿ, âûÿâèòü âîçìîæíûå åãî èçìåíåíèÿ.
ÎÁÚÅÊÒÛ È ÌÅÒÎÄÛ ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈÉ
Èññëåäîâàëè ñåðóþ ëåñíóþ è äåðíîâî-ëóãîâóþ ïî÷âû, çàãðÿçíåííûå àýðîòåõíîãåííûìè âûáðîñàìè àëþìèíèåâîãî çàâîäà (ÈðêÀÇ –
"%'
ÑÓÀË), â ñîñòàâå êîòîðûõ ïðåîáëàäàþò
ïðåèìóùåñòâåííî òâåðäûå ôòîðèäû (NaF).
Ñîãëàñíî äàííûì ìíîãîëåòíåãî ìîíèòîðèíãà [11], â çîíå ëîêàëüíîãî çàãðÿçíåíèÿ ñîäåðæàíèå ôòîðèäîâ â ïàõîòíûõ ïî÷âàõ ñî
âðåìåíåì ïîâûøàåòñÿ.  ñåðîé ëåñíîé ïî÷âå
(Ä), íàõîäÿùåéñÿ â 0,5 êì îò èñòî÷íèêà çàãðÿçíåíèÿ, êîëè÷åñòâî âîäîðàñòâîðèìûõ ôòîðèäîâ äîñòèãàåò 57–63 ìã/êã, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò 6 ÏÄÊ (ïðåäåëüíî äîïóñòèìàÿ êîíöåíòðàöèÿ 10 ìã/ êã [12]), à â äåðíîâî-ëóãîâîé
(Å), íàõîäÿùåéñÿ â 2 êì, íî ïî “ðîçå âåòðîâ”, 89–100 ìã/êã (10 ÏÄÊ). Ëîêàëüíîå çàãðÿçíåíèå ôòîðèäàìè ÿâëÿåòñÿ ïðèîðèòåòíûì, ïîñêîëüêó ñîäåðæàíèå äðóãèõ ïîëëþòàíòîâ â ýòèõ ïî÷âàõ íå ïðåâûøàåò ÏÄÊ [11].
Èññëåäîâàíèÿ ïðîâîäèëè â ïî÷âåííûõ îáðàçöàõ, îòîáðàííûõ â ìåëêîäåëÿíî÷íûõ ïîëåâûõ îïûòàõ, êîòîðûå ïðîâîäèëèñü ïî ðàíåå îòðàáîòàííîé ìåòîäèêå [10, 13]. Ïî÷âû
Ä è Å (ïàõîòíûé ñëîé) áûëè âûâåçåíû èç çîíû
çàãðÿçíåíèÿ íà ýêñïåðèìåíòàëüíûé ó÷àñòîê
ÑÈÔÈÁÐ ÑÎ ÐÀÍ, ãäå îñåíüþ ïîñëå óäàëåíèÿ ãóìóñîâîãî ãîðèçîíòà â òðàíøåè óñòàíàâëèâàëè êàðêàñû (ïëîùàäü 0,25 ì2), â êîòîðûõ
ôîðìèðîâàëè ïàõîòíûé ñëîé. Ïîäîáíûé ïîäõîä ïîçâîëÿë èçáåæàòü âëèÿíèÿ íåïðåêðàùàþùåãîñÿ çàãðÿçíåíèÿ, à òàêæå îáåñïå÷èâàë
ðåïðåçåíòàòèâíîñòü ïî÷âåííûõ ïðîá äëÿ îöåíêè èçìåíåíèé êîëè÷åñòâà è ñîñòîÿíèÿ ãóìóñà
â çàâèñèìîñòè îò óðîâíÿ çàãðÿçíåíèÿ. Âåñíîé
ñëåäóþùåãî ãîäà (ïåðåä ïîñåâîì) â êàæäîé èç
ïî÷â ïóòåì âíåñåíèÿ NaF (äîçà 1000 ìã F/êã)
íà ôîíå ìèíåðàëüíûõ óäîáðåíèé ìîäåëèðîâàëè âûñîêèé óðîâåíü çàãðÿçíåíèÿ. Ñõåìà
îïûòîâ: 1 – NPK (ôîí), 2 – NPK + NaF. Èñïîëüçîâàëè õèìè÷åñêè ÷èñòûå ñîëè. Óäîáðåíèÿ âíîñèëè èç ðàñ÷åòà 60 êã ä. â./ãà. Ïîâòîðíîñòü îïûòîâ 3–4-êðàòíàÿ. ßðîâóþ ïøåíèöó
ñîðòà Òóëóíñêàÿ-12 âûñåâàëè â ñîîòâåòñòâèè
ñ ïîëåâîé íîðìîé (600 çåðåí íà 1 ì2). Ïî÷âåííûå îáðàçöû îòáèðàëè èç ïàõîòíîãî ñëîÿ ïîñëå óáîðêè íàäçåìíîé (çåëåíîé) ìàññû ïøåíèöû â íà÷àëå àâãóñòà.
Ñâîéñòâà ïî÷â àíàëèçèðîâàëè îáùåïðèíÿòûìè ìåòîäàìè [14]. Ãðàíóëîìåòðè÷åñêèé ñîñòàâ îïðåäåëÿëè ìåòîäîì Êà÷èíñêîãî, ñòðóêòóðíûé – Ñàââèíîâà, à åìêîñòü êàòèîííîãî
îáìåíà (ÅÊÎ) – Áîáêî-Àñêèíàçè. Ôðàêöèîííî-ãðóïïîâîé ñîñòàâ ãóìóñà ñ îäíîâðåìåííûì
îïðåäåëåíèåì óãëåðîäà è àçîòà àíàëèçèðîâà"&
ëè ìåòîäîì Ïîíîìàðåâîé-Ïëîòíèêîâîé, ïðè÷åì â íåãèäðîëèçóåìîì îñòàòêå (ãóìèí) ñîäåðæàíèå èõ àíàëèçèðîâàëè, à íå ðàññ÷èòûâàëè ïî ðàçíîñòè. Óãëåðîä îïðåäåëÿëè
ìåòîäîì Òþðèíà, àçîò – Êúåëüäàëÿ. Ñîäåðæàíèå ôòîðà ìåðèëè ñïåêòðîôîòîìåòðè÷åñêè [15]. Ñòàòèñòè÷åñêóþ îáðàáîòêó äàííûõ
ïðîâîäèëè ñ èñïîëüçîâàíèåì êîìïüþòåðíûõ
ïðîãðàìì.
ÐÅÇÓËÜÒÀÒÛ È ÈÕ ÎÁÑÓÆÄÅÍÈÅ
Èññëåäóåìûå ïî÷âû ñóùåñòâåííî ðàçëè÷àþòñÿ ïî ôèçè÷åñêèì è õèìè÷åñêèì ñâîéñòâàì (òàáë. 1). Ñåðàÿ ëåñíàÿ ïî÷âà (Ä) ïî ãðàíóëîìåòðè÷åñêîìó ñîñòàâó îòíîñèòñÿ ê ñðåäíåìó ñóãëèíêó, à äåðíîâî-ëóãîâàÿ (Å) – ê
ëåãêîìó ñóãëèíêó. Âíåñåíèå NaF âëèÿíèÿ íà
ãðàíóëîìåòðè÷åñêèé ñîñòàâ ïî÷â íå îêàçûâàëî. Ïëîòíîñòü ñëîæåíèÿ ïî÷â ðàçëè÷àëàñü
(ñîîòâåòñòâåííî 1,19 è 0,80 ã/ñì3).  ïî÷âå Ä
ïðè âíåñåíèè NaF ïîêàçàòåëü óâåëè÷èâàëñÿ
(1,40 ã/ñì3), à îáùàÿ ïîðèñòîñòü ñíèæàëàñü
(ñ 56 äî 46 %). Îäíîâðåìåííî ïðîèñõîäèëî
èçìåíåíèå ñòðóêòóðíîãî ñîñòàâà. Ñîäåðæàíèå ãëûáèñòîé ôðàêöèè (>10 ìì) ïîâûøàëîñü
ïî÷òè âòðîå, òîãäà êàê ôðàêöèé < 2 ìì –
ñíèæàëîñü. Ñîîòâåòñòâåííî êîýôôèöèåíò
ñòðóêòóðíîñòè óìåíüøàëñÿ âäâîå. Â òî æå
âðåìÿ ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà äåðíîâî-ëóãîâîé
ïî÷âû ïðè âíåñåíèè NaF íå èçìåíÿëèñü.
Ïî õèìè÷åñêèì ñâîéñòâàì ðàçëè÷èÿ ìåæäó ïî÷âàìè íå ìåíåå çíà÷èòåëüíû.  ïî÷âå
Ä ñîäåðæàíèå ãóìóñà è îáùåãî àçîòà ñîîòâåòñòâîâàëî óðîâíþ “íèçêîå”, òîãäà êàê â Å –
“î÷åíü âûñîêîå” [16]. Èçìåíåíèÿ ýòèõ ïîêàçàòåëåé ïðè âíåñåíèè NaF íå íàáëþäàëîñü.
 îáåèõ ïî÷âàõ ïðîèñõîäèëî ïîâûøåíèå ðÍ.
Ðåçêî óâåëè÷èâàëîñü ñîäåðæàíèå îáìåííîãî
íàòðèÿ, îäíàêî åñëè â ïî÷âå Ä îíî äîñòèãàëî 14,9 % îò åìêîñòè êàòèîííîãî îáìåíà
(ÅÊÎ), òî â ïî÷âå Å áûëî âäâîå ìåíüøå. Ñîãëàñíî êëàññèôèêàöèè Àíòèïîâà–Êàðàòàåâà,
îñîëîíöåâàíèå ïî÷â ñîîòâåòñòâîâàëî óðîâíþ
“ñîëîíöåâàòàÿ” è “ñëàáîñîëîíöåâàòàÿ” [17].
Ïîêàçàòåëü ÅÊÎ â ïî÷âå Ä áûë âäâîå íèæå,
÷åì â Å, ÷òî ñâÿçàíî ñ ìåíüøèì ñîäåðæàíèåì êàê ãóìóñà, òàê è îáìåííîãî êàëüöèÿ è
ìàãíèÿ. Ïðè âíåñåíèè NaF â ïî÷âó Ä ñîäåðæàíèå êàëüöèÿ íåñêîëüêî ñíèæàëîñü.  îáåèõ ïî÷âàõ óâåëè÷åíèå îáìåííîãî íàòðèÿ ñî-
65,2
2,1
0,5
4,1
6,3
2,0
1,3
24,5
Íå îïð.
0,1
8,4
0,58
0,05
62,7
1,8
0,2
0,7
11,3
1,8
1,5
24,5
Íå îïð.
0,1
0,1
8,0
0,58
0,04
33,5
29,0
0,5
5,0
3,8
4,0
15,8
13,2
2,3
3,3
6,6
0,14
7,4
ìã-ýêâ/100 ã ïî÷âû
0,12
1,2
0,2
11,34
2,8
0,79
63,8
29,9
Å+NaF
ÍÑÐ 05
11,45
0,10
1,3
2,4
0,1
0,80
63,2
29,2
ÍÑÐ 05
Å
2,95
4,0
1,8
1,40
1,19
61,3
Ä+NaF
60,9
36,8
38,0
Ä
>0,01
Ïî÷âà
<0,01
2,86
%
0,14
ÅÊÎ, ìãýêâ/100 ã
Na+
Mg2+
Ñà2+
Íã
ðÍâîä
Nîáù
Ãóìóñ
Êîýôôèöèåíò ñòðóêòóðíîñòè
Ïëîòíîñòü
ñëîæåíèÿ,
ã/ñì3
Ñóììà ÷àñòèö, %
Òàáëèöà 1
Ôèçè÷åñêèå è õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà ïî÷â (0–20 ñì)
ïðîâîæäàëîñü íåêîòîðûì ïîâûøåíèåì ÅÊÎ.
Çàìåòíàÿ ïåïòèçàöèÿ ïî÷âåííûõ êîëëîèäîâ
îòìå÷àëàñü òîëüêî â ñåðîé ëåñíîé ïî÷âå.
 îáåèõ ïî÷âàõ âàëîâîå ñîäåðæàíèå ôòîðèäîâ êîëåáàëîñü â ïðåäåëàõ “êðèòè÷åñêîãî
óðîâíÿ” (500–1000 ìã/êã [18]) (òàáë. 2). Ïðè
âíåñåíèè NaF ïîêàçàòåëü ïîâûøàëñÿ â îáåèõ
ïî÷âàõ, î ÷åì ñâèäåòåëüñòâóþò êàê àíàëèòè÷åñêèå, òàê è ðàñ÷åòíûå äàííûå. Ñîäåðæàíèå âîäîðàñòâîðèìûõ ôòîðèäîâ â ïî÷âå Ä
ìåíüøå, ÷åì â Å (ñîîòâåòñòâåííî 56 è 93 ìã/êã).
Ïðè âíåñåíèè NaF îíî óâåëè÷èâàëîñü, ïðè÷åì â ïî÷âå Ä âäâîå.  ýòîé æå ïî÷âå ñóùåñòâåííî ïîâûøàëàñü ñòåïåíü ïîäâèæíîñòè (ÑÏ)
ôòîðèäîâ, â òî âðåìÿ êàê â ïî÷âå Å ïîêàçàòåëü íå èçìåíÿëñÿ. Ñîäåðæàíèå âîäîðàñòâîðèìûõ ôòîðèäîâ ìîãëî ïîâûøàòüñÿ çà
ñ÷åò ñîäåðæàíèÿ â ïî÷âå íå òîëüêî ôòîðà,
íî è íàòðèÿ, ÷òî â îñíîâíîì ñâÿçàíî ñ ïîäùåëà÷èâàíèåì [8, 9].
Òðàíñôîðìàöèþ ôòîðèäîâ â çàâèñèìîñòè
îò ñâîéñòâ ïî÷â õàðàêòåðèçóåò áóôåðíîñòü ïî
îòíîøåíèþ ê NaF (ÁNaF) [19]. Âûñîêèé ïîêàçàòåëü åå â ïî÷âå Å (84,5) â îñíîâíîì îáóñëîâëåí áîëüøèì ñîäåðæàíèåì ãóìóñà, ãëóáèíîé ãóìèôèêàöèè è åìêîñòüþ êàòèîííîãî
îáìåíà. Îñîáåííî ðåçêîå ñíèæåíèå áóôåðíîñòè (0,6) ïðîèñõîäèëî ïðè âíåñåíèè NaF â
ïî÷âó Ä, ÷òî çàâèñåëî êàê îò âûñîêîãî ñîäåðæàíèÿ îáìåííîãî íàòðèÿ, òàê è ñòåïåíè
ïîäâèæíîñòè ôòîðèäîâ. Ñðàâíèòåëüíî ìåíüøåå ñíèæåíèå ïîêàçàòåëÿ â ïî÷âå Å (13,9)
ñâÿçàíî ñ ñîäåðæàíèåì îáìåííîãî íàòðèÿ.
Ñëåäîâàòåëüíî, ïðè çàãðÿçíåíèè ôòîðèäàìè íåãàòèâíûå èçìåíåíèÿ ôèçè÷åñêèõ è
õèìè÷åñêèõ ñâîéñòâ â ñåðîé ëåñíîé ïî÷âå
ïðîÿâëÿþòñÿ áîëåå ñóùåñòâåííî, ÷åì â äåðíîâî-ëóãîâîé. Ñâîéñòâà ïî÷â îáóñëîâëèâàþò
èõ áóôåðíîñòü ïî îòíîøåíèþ ê ôòîðèäàì è
èõ ñîäåðæàíèå â âîäîðàñòâîðèìîé ôîðìå.
 êàæäîé èç ïî÷â ýòî ôîðìèðóåò ôàêòîðû
ñðåäû, îò êîòîðûõ çàâèñèò ôóíêöèîíèðîâàíèå ïî÷âåííîãî ìèêðîáíîãî êîìïëåêñà è ïîëåâûõ êóëüòóð, âëèÿþùåå íà òðàíñôîðìàöèþ îðãàíè÷åñêîãî âåùåñòâà.
Íåñìîòðÿ íà ðàçëè÷èÿ â îáùåì ñîäåðæàíèè óãëåðîäà è àçîòà (òàáë. 3), òèï ãóìóñà â
îáåèõ ïî÷âàõ ôóëüâàòíî-ãóìàòíûé. Îäíàêî
ñòåïåíü ãóìèôèêàöèè â ñåðîé ëåñíîé ïî÷âå
ñîîòâåòñòâîâàëà óðîâíþ “âûñîêàÿ”, òîãäà êàê
â äåðíîâî-ëóãîâîé – “î÷åíü âûñîêàÿ”. Âíåñåíèå NaF íà èçìåíåíèå åãî íå âëèÿëî.  îáå"&
Ò à á ë è ö à 2
Ñîäåðæàíèå è ñòåïåíü ïîäâèæíîñòè ôòîðèäîâ â ïî÷âå
Ñîäåðæàíèå ôòîðèäîâ
Ïî÷âà
âàëîâûõ, ìã/êã
âîäîðàñòâîðèìûõ
ìã/êã
Ä
Ä+NaF
ÍÑÐ
0.5
ÑÏ, %*
ÁNaF**
ÏÄÊ
780
56
6
7,2
20,6
1780
407
41
22,9
0,6
50
21
Å
950
93
9
9,8
84,5
Å+NaF
1720
187
19
10,9
13,9
56
29
ÍÑÐ
0.5
* ÑÏ = Fâîä. / Fâàë. ⋅ 100 %.
** ÁNaF = [C (Cãê:Ñôê) ÅÊÎ]/Na × ÑÏ.
èõ ïî÷âàõ â ãðóïïå ÃÊ ñîäåðæàíèå óãëåðîäà
ïðèìåðíî îäèíàêîâîå, ïðè÷åì âûøå, ÷åì â
ÔÊ, îäíàêî ñîäåðæàíèå àçîòà â ïî÷âå Ä
çíà÷èòåëüíî âûøå â ÔÊ, à â ïî÷âå Å – â
ÃÊ.  ãðóïïå ãóìèíà (ÃÌ) ñîäåðæàíèå óãëåðîäà íåñêîëüêî âûøå, ÷åì àçîòà, ïðè÷åì â
îáåèõ ïî÷âàõ. Ïðè âíåñåíèè NaF çàìåòíûå
èçìåíåíèÿ îòìå÷àëèñü òîëüêî â äåðíîâî-ëóãîâîé ïî÷âå, ãäå â ÃÊ è ÃÌ ïðîèñõîäèëî íåêîòîðîå ñíèæåíèå è óãëåðîäà, è àçîòà, à â
ãðóïïå ÔÊ – ïîâûøåíèå àçîòà.
Îòëè÷èÿ ïî÷â ïî ôðàêöèîííîìó ñîñòàâó
ãóìóñà îêàçàëèñü áîëåå çíà÷èòåëüíûìè, ÷åì
ïî ãðóïïîâîìó.  ïî÷âå Ä ñîäåðæàíèå óãëåðîäà è àçîòà â ïîäâèæíîé ôðàêöèè ÃÊ-1,
ñâÿçàííîé ñ ïîëóòîðíûìè îêèñëàìè, áûëî
âäâîå áîëüøå, ÷åì â ïî÷âå Å (ñì. òàáë. 3 è
ðèñ. 1). Â ìàëîïîäâèæíîé ôðàêöèè ÃÊ-2 èõ
ñîäåðæàíèå ïðåîáëàäàëî (ñîîòâåòñòâåííî 64
è 54 % îò ñóììû ôðàêöèé), ïðè÷åì â ãóìóñå îáåèõ ïî÷â.  ïî÷âå Ä âî ôðàêöèè ÃÊ-3,
ñâÿçàííîé ñ ãëèíèñòûìè ìèíåðàëàìè, ñîäåðæàíèå îáîèõ ýëåìåíòîâ îêàçàëîñü ìåíüøå,
÷åì â Å.  êàæäîé èç ïî÷â ïðè âíåñåíèè NaF
ñîäåðæàíèå èõ âî âñåõ ôðàêöèÿõ ÃÊ íå èçìåíÿëîñü.
 ãðóïïå ÔÊ âûñîêèì ñîäåðæàíèåì êàê
óãëåðîäà, òàê è àçîòà â ïî÷âå Ä îòëè÷àëàñü
ôðàêöèÿ äåêàëüöèíàòà (ñîîòâåòñòâåííî 35 è
42 % îò ñóììû ôðàêöèé) (ñì. ðèñ. 1).  ïîäâèæíîé ôðàêöèè ÔÊ-1 èõ îêàçàëîñü çíà÷èòåëüíî ìåíüøå (4 è 2 %), òîãäà êàê âî ôðàêöèè ÔÊ-2 áûëî îäèíàêîâûì è ïðèìåðíî òàêèì æå, êàê â äåêàëüöèíàòå. Âíåñåíèå NaF
ñóùåñòâåííî âëèÿëî íà ðàñïðåäåëåíèå óã"&
ëåðîäà è àçîòà ïî ôðàêöèÿì ÔÊ. Ñîäåðæàíèå èõ â äåêàëüöèíàòå ñíèæàëîñü (ñîîòâåòñòâåííî 26 è 22 % ïðîòèâ 35 è 42 % â ôîíîâîì âàðèàíòå). Èçìåíåíèÿ â äðóãèõ ôðàêöèÿõ åùå áîëåå ñóùåñòâåííûå. Âî ôðàêöèÿõ
ÔÊ-1 è ÔÊ-2 àçîòà îêàçàëîñü íàìíîãî áîëüøå, ÷åì óãëåðîäà, à âî ôðàêöèè ÔÊ-3, íàïðîòèâ, ñóùåñòâåííî óâåëè÷èëîñü ñîäåðæàíèå óãëåðîäà (46 %).
Âûñîêîå çàãðÿçíåíèå ôòîðèäàìè ïî÷âû Ä
ñîïðîâîæäàëîñü íàèáîëåå ñóùåñòâåííûìè
èçìåíåíèÿìè òîëüêî âî ôðàêöèÿõ ÔÊ, ïðè÷åì òðàíñôîðìàöèÿ àçîòà áûëà áîëåå èíòåíñèâíîé, îñîáåííî â ïîäâèæíûõ ôðàêöèÿõ.
Ñíèæåíèå àçîòà îòìå÷àëîñü â äåêàëüöèíàòå,
à óâåëè÷åíèå – âî ôðàêöèè ÔÊ-1.  òî æå
âðåìÿ â ìàëîïîäâèæíûõ ôðàêöèÿõ ÔÊ-2 è
ÔÊ-3 èçìåíåíèÿ ìåíåå âûðàæåíû. Îäíîâðåìåííî ïðîèñõîäèëî ñíèæåíèå óãëåðîäà âî
ôðàêöèè ÔÊ-2 (23 ïðîòèâ 36 % â ôîíîâîì
âàðèàíòå) è óâåëè÷åíèå – â ÔÊ-3 (46 ïðîòèâ
25 %). Â öåëîì, åñëè â ïîäâèæíûõ ôðàêöèÿõ
ÔÊ âûøå òðàíñôîðìàöèÿ àçîòà, òî â ìàëîïîäâèæíûõ ôðàêöèÿõ – óãëåðîäà.
 äåðíîâî-ëóãîâîé ïî÷âå äåéñòâèå ñèëüíîãî çàãðÿçíåíèÿ ôòîðèäàìè, êàê è â ñåðîé
ëåñíîé, áîëüøå ïðîÿâëÿëîñü â ãðóïïå ÔÊ,
÷åì â ÃÊ. Îäíàêî ñóùåñòâåííîé òðàíñôîðìàöèè è óãëåðîäà, è àçîòà ïðè âíåñåíèè NaF
â îòäåëüíûõ ôðàêöèÿõ ÔÊ íå ïðîèñõîäèëî,
ïðè ýòîì íàèáîëüøåå ñîäåðæàíèå èõ îòìå÷àëîñü â ìàëîïîäâèæíûõ ôðàêöèÿõ. Òàê, â
ÔÊ-3 ñîäåðæàíèå óãëåðîäà äîñòèãàëî 39–
40 %, à àçîòà – 40–44 %. Ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç ãðóïïîâîãî è ôðàêöèîííîãî ñîñòàâà ãó-
"&!
1,3
2,7
0,5
6,3
0,6
3,9
0,9
0,10
6,64
6,58
0,78
0,14
0,14
0,01
0,58
0,58
0,03
ÍÑÐ 05
Å
Å + NaF
ÍÑÐ 05
Ä
Ä + NaF
ÍÑÐ 05
Å
Å + NaF
ÍÑÐ 05
3,1
6,8
2,4
7,1
1,66
Ä + NaF
5,3
1
1,71
Îáùèé, %
Ä
Ïî÷âà
1,6
20,0
19,4
0,9
16,5
16,4
1,9
25,0
26,5
0,9
23,8
24,6
2
ÃÊ
0,7
12,0
12,5
1,1
9,4
7,3
0,5
13,5
12,7
1,1
7,0
8,5
3
2,1
35,9
35,0
2,3
32,2
30,5
Àçîò
2,1
41,2
41,6
2,0
37,9
38,4
Óãëåðîä
Cóììà
1,2
5,9
4,1
0,7
8,4
17,0
1,1
3,8
3,8
0,6
7,7
9,6
1à
1,6
3,2
7,6
0,7
9,2
1,0
0,9
2,6
2,1
0,7
1,8
1,0
1
1,4
13,3
8,2
0,7
13,0
14,7
1,5
11,8
11,9
1,0
6,8
10,0
2
ÔÊ
0,8
17,6
13,1
0,7
6,8
7,5
0,8
11,9
11,8
0,6
13,1
6,8
3
1,5
40,0
33,0
2,8
37,4
40,2
2,3
30,1
29,6
2,6
29,4
27,4
Ñóììà
3,5
25,3
27,8
1,8
29,3
29,3
1,5
29,6
34,6
1,6
33,8
34,2
ÃÌ
Ãðóïïîâîé è ôðàêöèîííûé ñîñòàâ ãóìóñà, % îò îáùåãî
Ò à á ë è ö à 3
Ðèñ. 1. Ñîäåðæàíèå óãëåðîäà è àçîòà âî ôðàêöèÿõ ãóìóñà, % îò ñóììû ôðàêöèé ÃÊ è ÔÊ.
ìóñà ïîêàçûâàåò, ÷òî â óñëîâèÿõ ñèëüíîãî
çàãðÿçíåíèÿ ôòîðèäàìè ïîäâèæíîñòü ãóìóñîâûõ âåùåñòâ ïîâûøàåòñÿ òîëüêî â ñåðîé
ëåñíîé ïî÷âå.
Ïîêàçàòåëü îòíîñèòåëüíîé ïîäâèæíîñòè
ãóìóñîâûõ âåùåñòâ (Ïã), êîòîðûé ðàññ÷èòûâàåòñÿ êàê îòíîøåíèå ìåæäó ïîäâèæíûìè è
ìàëîïîäâèæíûìè ôðàêöèÿìè [20], òàêæå
ñâèäåòåëüñòâóåò, ÷òî â ïî÷âå Ä ïîäâèæíîñòü
è óãëåðîäà, è àçîòà â ñîñòàâå ãóìóñîâûõ âåùåñòâ çíà÷èòåëüíî âûøå, ÷åì â ïî÷âå Å
(ðèñ. 2).  îáåèõ ïî÷âàõ ïðè âíåñåíèè NaF ïîêàçàòåëü èçìåíÿëñÿ íåçíà÷èòåëüíî, à ïîäâèæíîñòü àçîòà âûøå.
Òàêèì îáðàçîì, èçìåíåíèÿ ñâîéñòâ ïî÷â,
ñâÿçàííûå ñ ïîâûøåíèåì óðîâíÿ çàãðÿçíåíèÿ ôòîðèäàìè, ïðîÿâëÿþòñÿ â ïîâûøåíèè
ïëîòíîñòè è ñíèæåíèè ïîðèñòîñòè, íàêîïëåíèè ôòîðà è íàòðèÿ, ñïîñîáñòâóþùåãî ïîäùåëà÷èâàíèþ è îñîëîíöåâàíèþ. Íåãàòèâíîå
âîçäåéñòâèå çàãðÿçíåíèÿ â ñåðîé ëåñíîé ïî÷âå âûøå, ÷åì â äåðíîâî-ëóãîâîé, ÷òî çàâèñèò îò ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ ñâîéñòâ, îïðåäåëÿþùèõ áóôåðíîñòü ïî îòíîøåíèþ ê ôòîðèäàì è ñîäåðæàíèå âîäîðàñòâîðèìûõ ôòîðèäîâ. Èçìåíåíèÿ â êà÷åñòâåííîì ñîñòàâå ãóìóñà, íàèáîëåå èíòåíñèâíî ïðîèñõîäÿùèå â
ñåðîé ëåñíîé ïî÷âå, â áîëüøåé ñòåïåíè ñâÿçàíû ñ òðàíñôîðìàöèåé âñåõ ôðàêöèé ôóëüâîêèñëîò. Ñîãëàñíî ïîêàçàòåëþ Ïã, â óñëîâèÿõ âûñîêîãî óðîâíÿ çàãðÿçíåíèÿ ïî÷â â
ñîñòàâå ãóìóñîâûõ âåùåñòâ áîëüøå óñèëèâàåòñÿ ïîäâèæíîñòü àçîòà, ÷åì óãëåðîäà. Ñðàâíèòåëüíî âûñîêèé ðåñóðñ è ñîäåðæàíèå ìàëîïîäâèæíûõ ôðàêöèé (ñòðóêòóðà) â ñîñòàâå ãóìóñà äåðíîâî-ëóãîâîé ïî÷âû âëèÿþò íà
ôîðìèðîâàíèå óñòîé÷èâîñòè ñèñòåìû ãóìóñîâûõ âåùåñòâ, êîòîðàÿ îáåñïå÷èâàåò ñòàáèëüíîå ôóíêöèîíèðîâàíèå (ñîñòîÿíèå), ïðè÷åì íåçàâèñèìî îò óðîâíÿ çàãðÿçíåíèÿ ôòîðèäàìè.
Ðèñ. 2. Ïîêàçàòåëü îòíîñèòåëüíîé ïîäâèæíîñòè ãóìóñîâûõ âåùåñòâ (Ïã = ÃÊ-1+ÔÊ-1+ÔÊ-1à/ÃÊ-2 +
+ ÔÊ-2)
Èññëåäîâàíèÿ âûïîëíåíû ïðè ôèíàíñîâîé ïîääåðæêå ãðàíòîâ ÐÔÔÈ ¹ 01-04-97204 è 03-0449450à.
"&"
ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ
1. Äîáðîâîëüñêèé Ã. Â., Íèêèòèí Å. Ä. Ôóíêöèè ïî÷â â
áèîñôåðå è ýêîñèñòåìàõ. Ì.: Íàóêà, 1990. 270 ñ.
2. Ìîòóçîâà Ã. Â. Óñòîé÷èâîñòü ïî÷â ê õèìè÷åñêîìó
âîçäåéñòâèþ. Ì.: Èçä-âî Ìîñê. óí-òà, 2000. 57 ñ.
3. Îðëîâ Ä. Ñ. Ãóìóñîâûå êèñëîòû è îáùàÿ òåîðèÿ ãóìèôèêàöèè. Ì.: Èçä-âî Ìîñê. óí-òà, 1990. 332 ñ.
4. Êëåíîâ Á. Ì. Óñòîé÷èâîñòü ãóìóñà àâòîìîðôíûõ ïî÷â
Çàïàäíîé Ñèáèðè. Íîâîñèáèðñê: Èçä-âî ÑÎ ÐÀÍ,
ôèëèàë “Ãåî”, 2000. 176 ñ.
5. ×óêîâ Ñ. Í. Ñòðóêòóðíî-ôóíêöèîíàëüíûå ïàðàìåòðû îðãàíè÷åñêîãî âåùåñòâà â óñëîâèÿõ àíòðîïîãåííîãî âîçäåéñòâèÿ. ÑÏá.: Èçä-âî Ñ.-Ïåòåðá. óí-òà,
2001. 216 ñ.
6. Ãîñóäàðñòâåííûé äîêëàä î ñîñòîÿíèè îêðóæàþùåé
ïðèðîäíîé ñðåäû Èðêóòñêîé îáëàñòè â 1997 ã. Èðêóòñê, 1999. 299 ñ.
7. ÃÎÑÒ 17.4.1.02-83. Îõðàíà ïðèðîäû. Ïî÷âû. Îáùèå
òðåáîâàíèÿ ê îòáîðó ïðîá. Ì.: Èçä-âî ñòàíäàðòîâ,
1984.
8. Ìîðøèíà Ò. Í. Ïîãëîùåíèå ôòîðà ïî÷âàìè // Ïî÷âîâåäåíèå. 1980. ¹ 8. Ñ. 69–73.
9. Êðåìëåíêîâà Í. Ï., Ãàïîíþê Ý. È. Èçìåíåíèå ñîñòàâà ãóìóñà è ôåðìåíòàòèâíîé àêòèâíîñòè ïî÷â ïîä
âëèÿíèåì ôòîðèäà íàòðèÿ // Ïî÷âîâåäåíèå. 1984.
¹ 11. Ñ. 73–77.
10. Ïîìàçêèíà Ë. Â., Êîòîâà Ë. Ã., Ëóáíèíà Å. Â., Çîðèíà Ñ. Þ., Ëàâðåíòüåâà À. Ñ. Óñòîé÷èâîñòü àãðîýêîñèñòåì ê òåõíîãåííîìó çàãðÿçíåíèþ ôòîðèäàìè.
Èðêóòñê: Èçä-âî ÈÃ ÑÎ ÐÀÍ, 2004. 255 ñ.
11. Ïîìàçêèíà Ë. Â., Ëóáíèíà Å. Â. Ìîíèòîðèíã çàãðÿçíåíèÿ ïàõîòíûõ ïî÷â è ïîëåâûõ êóëüòóð â çîíå
âûáðîñîâ Èðêóòñêîãî àëþìèíèåâîãî çàâîäà // Àãðîõèìèÿ. 2002. ¹ 2. Ñ. 59–65.
12. Ñàíèòàðíûå íîðìû äîïóñòèìûõ êîíöåíòðàöèé õèìè÷åñêèõ âåùåñòâ â ïî÷âå ÑÀÍ ÏèÍ 42-128-4433-87.
Ì.: ÌÇ ÑÑÑÐ, 1987. Ñ. 5–53.
13. Ïîìàçêèíà Ë. Â., Êîòîâà Ë. Ã., Ëóáíèíà Å. Â. Áèîãåîõèìè÷åñêèé ìîíèòîðèíã è îöåíêà ðåæèìîâ ôóíêöèîíèðîâàíèÿ àãðîýêîñèñòåì íà òåõíîãåííî çàãðÿçíÿåìûõ ïî÷âàõ. Íîâîñèáèðñê: Íàóêà. Ñèá. îòä-íèå, 1999.
208 ñ.
14. Àãðîõèìè÷åñêèå ìåòîäû èññëåäîâàíèÿ ïî÷â. Ì.: Íàóêà, 1975. 656 ñ.
15. Äìèòðèåâ Ì. Ò., Êàçíèíà Í. È., Ïèíèãèíà È. À. Ñàíèòàðíî-õèìè÷åñêèé àíàëèç çàãðÿçíÿþùèõ âåùåñòâ
â îêðóæàþùåé ñðåäå: Ñïðàâî÷íîå èçäàíèå. Ì.: Õèìèÿ, 1989. 368 ñ.
16. Ãðèøèíà Ë. À., Îðëîâ Ä. Ñ. Ñèñòåìà ïîêàçàòåëåé ãóìóñíîãî ñîñòîÿíèÿ ïî÷â // Ïðîáëåìû ïî÷âîâåäåíèÿ. Ì.: Íàóêà, 1978. Ñ. 42–47.
17. Àðèíóøêèíà Å. Â. Ðóêîâîäñòâî ïî õèìè÷åñêîìó àíàëèçó ïî÷â. Ì.: Èçä-âî Ìîñê. óí-òà, 1970. 488 ñ.
18. Âàæåíèí È. Ã., Ñèâîëîáîâà Ã. Ñ., Ñîðîêèí Ñ. Å., Êðàñíîâà Í. Ì. Ôòîð â ïî÷âå è ðàñòåíèÿõ â îêðåñòíîñòÿõ àëþìèíèåâîãî çàâîäà // Õèìèÿ â ñåëüñêîì õîçÿéñòâå. 1987. ¹ 2. Ñ. 47–48.
19. Ïîìàçêèíà Ë. Â., Ëàâðåíòüåâà À. Ñ., Àðåôüåâà È. À.,
Ñîêîëîâà Í. À. Öèêë àçîòà â àãðîýêîñèñòåìå ïðè
çàãðÿçíåíèè ôòîðèäàìè ñåðîé ëåñíîé ïî÷âû Ïðèáàéêàëüÿ // Àãðîõèìèÿ. 2004. ¹ 4. Ñ. 33–39.
20. Áèðþêîâà Î. Í., Îðëîâ Ä. Ñ., Ðåéíòàì Ë. Þ. Âëèÿíèå
ñåëüñêîõîçÿéñòâåííîãî èñïîëüçîâàíèÿ íà ãóìóñíîå
ñîñòîÿíèå è íåêîòîðûå ñâîéñòâà áóðûõ ïñåâäîïîäçîëèñòûõ ïî÷â // Àãðîõèìèÿ. 1986. ¹ 2. Ñ. 75–76.
Effect of Pollution with Fluorides from Aluminum Production
on the State of Humus in Different Types of Soil
in the Baikal Region
S. Yu. ZORINA, L. V. POMAZKINA, A. S. LAVRENTYEVA, T. V. ZASUKHINA
Siberian Institute of Physiology and Biochemistry of Plants SB RAS
664033, Irkutsk, p.o.box 1243
E-mail: [email protected]
Effect of pollution with fluorides form aluminum production on the state of humus in different types
of arable soil was studied in field experiments. They included the version modeling the high level of
pollution by introducing NaF, the component that prevails in aerial industrial emissions. The negative
effect of fluorides on the state of humus, connected with an increase in the mobility of humus substances,
was exhibited in the gray forest soil stronger than in the sod meadow soil. This was dependent on the
physicochemical properties of soil determining the buffer characteristics with respect to NaF, and the
concentration of water-soluble fluorides.
Key words: pollution of arable soil with fluorides from aluminum production, humus state,
transformation of carbon and nitrogen in humus substances.
"&#