<<
>>

Группировка гехнобиогеом в соответствии с факторами,, определяющими их геохимическую устойчивость

На основании анализа природных факторов, определяющих и индицирующих уровень геохимической устойчивости ландшафтно-геохимических систем, на территории СССР были выделины различные типы технобиогеом (Глазовская, 1972).

Степень геохимической устойчивости гехнобиогеом определяется: скоростью химических превращений органических и минеральных веществ в почвах, в водах, в атмосфере; 2) характером химических и связанных с ними фазовых превращений веществ в зависимости от типов геохимических барьеров; 3) интенсивностью выноса веществ (продуктов гехногенеза) за пределы данной ландшафтно-геохимической системы, рассеяния их с поверхностным и подземным стоком и с воздушными потоками.

Скорость химических превращений веществ существенно зависит от количества поступающей в данную ландшафтно-геохимическую систему энергии. Поэтому в качестве показателей возможных различий в скорости хи-

По количеству энергии, поступающей в почвы с растительными остатками, отдельные регионы СССР различаются более чем в 10 раз; наименьшее количество энергии, аккумулированной при фотосинтезе, поступает в почвы в тундрах и пустынях, наибольшее - в луговых степях и особенно большое в субтропических влажных лесах. Для характеристики скорости разложения поступающих на поверхность почвы органических остатков Л, Е, Родин и

Н.              И. Базилевич предложили использовать отношение веса органических остатков, накопившихся на поверхности почвы в виде подстилки Или торфа, к весу органических остатков, поступающих ежегодно с опадом на ту же самую площадь (1965). Это отношение показывает, за какой срок происходит гумификация и минерализация опада данного года. На территории СССР эти сроки колеблются от 90 и более лет в тундрах до 10-20 лет в таежной зоне; далее к югу снижаются в степной зоне до 1,5-1 года, а в пустынях и субтропических влажных лесах составляют менее года (см.

табл. 1). В сочетании эти показатели (количество поступающей с опадом энергии и скорость разложения органических остатков) позволяют сгруппировать технобиогеомы по степени вероятной интенсивности разложения продуктов гехногенеза, поступающих на поверхность почв, и прежде всего органических загрязнителей.

Так, например, можно предположить, что продукты нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, попадающие на поверхность почв или в водоемы в северной тайге и лесотундре Западной Сибири, в степной зоне Башкирии и в полупустынях и пустынях Азербайджана и Средней Азии имеют различную продолжительность сохранения в ландшафтах. На севере, особенно на поверхности заболоченных почв и болот, они могут сохраняться многие десятки лет, в степях разложение их идет быстрее, а в пустынях очень быстро, о чем свидетельствует, например, практика внесения нефтяных продуктов в такыры и песчаные почвы пустынь в качестве органических удобрений.

Столь же различна будет и продолжительность сохранения в почвах гербецидов и пестицидов.

Для оценки различий в скорости разложения продуктов техногенеза в атмосфере были использованы данные о величине ультрафиолетовой радиации, как факторе, вызывающем разнообразные фотохимические реакции и, в частности, реакции окисления газообразных продуктов гехногенеза (табл. 2) Годовые дозы ультрафиолетовой радиации изменяются на территории СССР (с севера на юг) от 100 до 800 вт. час/м^, т. е. более чем в восемь раз. Периодически, к энергии ультрафиолетовой радиации добавляется энергия грозовых разрядов. В качестве показателя этой добавочной энергии были использованы данные о числе дней с грозами; оно наименьшее в тундре и лесотундре (1-5 дней), весьма невелико полупустынях и в пустынях (5-10 дней) и более значительно в лесостепной и степной зонах (20-30 дней). Максимальное количество гроз до 45-50 дней в году наблюдается в горных районах Кавказа и Закавказья.

Каждая гроза существенно очищает атмосферу от загрязнения за счет окисления продуктов техногенеза и удаления их из атмосферы с осадками.

Кислотно-шелочные и окислигельно-востановигельные условия, господствующие в тех или иных почвах, существенно влияют на судьбу техногенных веществ, поступающих как в растворенном, гак и в твердом виде на поверхность почв,или внутрь почвенной толщи. Для группировки технобиогеом, обладающих различными почвенно-геохимическими обстановками миграции элементов, было принято во внимание распространение основных геохимических ассоциаций почв (см. табл. 3).

мических процессов были взяты среднегодовые данные: 1) о величине суммарной солнечной радиации и суммах положительных температур; 2) о величине ультрафиолетовой радиации; 3) о количестве энергии, ассимилируемой в процессе фотосинтеза и аккумулированной в ежегодном растительном опаде, поступающем на поверхность почвы (и являющейся энергетическим источником биохимических процессов); 4) о количестве дней с грозами. Для группировки технобиогеом по характеру возможных химических превращений элементов и типам геохимических барьеров были использованы данные: 1) о кислотно-щелочных и окислительно-восстановительных условиях в почвах и природных водах, с привлечением материалов почвенной и ландшафтно-геохимической карг СССР; 2) о содержании в водах рек и озер органических веществ (Смирнов, Тарасов, 1971), как факторе, усиливающем растворимость многих тяжелых металлов и увеличивающем их миграционную способность в форме мегаллоорганических соединений или коллоидальных комплексов; 3) о соотношении суммы осадков и испаряемости за год, как показателе наличия или отсутствия испарительной концентрации растворов; 4) о распространении засоленных почв и соленых озер того или иного типа, как прямых показателей наличия испарительной концентрации и испарительных барьеров.

Для характеристики возможной степени интенсивности выноса техногенных веществ и группировки технобиогеом по этому признаку были использованы данные: 1) о величинах суммарного годового речного стока; 2) о среднегодовой вероятности ветров различных скоростей; особенно показательны здесь данные о вероятности штилей, г.е.

состояний атмосферы, когда скорость ветра не превышает 1 м/сек и часто падает до О; 3) о наличии повсеместно распространенной или островной вечной мерзлоты, выступающей как термодинамический барьер.

Кроме названных выше показателей учитывались особенности рельефа, в существенной мере определяющие те или иные формы ландшафтно-геохимических систем (линейные, концентрации, рассеяния), или сочетания различных форм, а также принадлежность их к замкнутым или открытым системам.

Таблица 1

Группировка технобиогеом по вероятной интенсивности разложения

органических техногенных продуктов в почвах

alt="" />

Таблица 2

Группировка технобиогеом различающихся по вероятной интенсивности разложения продуктов техногенеза в атмосфере

Таблица 3

Группировка технобиогеом по преобладанию основных геохимических ассоциаций почв


Таблица 4

Группировка гехнобиогеом по условиям водной миграции элементов в почвах и поверхностных водах



сгвуют, или очень ограничена во времени, испарительных барьеров нет. Такие условия характерны для зоны тундры, лесотундры, тайги и, отчасти, лесостепи. Во второй группе гехнобиогеом испаряемость превышает количество осадков, индекс сухости здесь больше единицы, а в полупустынях и пустынях больше 3,0. В степной зоне СССР превышение испаряемости над осадками составляет 100-400 мм в год, полупустынях и северных пустынях -              400-800 мм, а в южной части пустынной зоны 800-

1200 мм. Таким образом, при прочих равных условиях вероятность

В тундре, лесотундре и северной тайге на равнинах преобладают ассоциации кислых оглеенных и кислых глеевых почв, в горах - кислые субаэ- ральные в сочетании с кислыми глеевыми по межгорным долинам.

В подзонах средней и южной тайги наблюдается сочетание, кислых субаэральных, кислых оглеенных и кислых глеевых почв; на продуктах выветривания известняков и на карбонатных моренах в таежной зоне появляются ассоциации кислотно-щелочных субаэральных, а местами оглеенных и глеевых почв. Ассоциации кислотно-щелочных субаэральных почв в сочетании с кислотнощелочными оглееными господствуют в зоне лесостепи. Местами, как например на равнинах Западной Сибири в лесостепной и особенно в степной зонах появляются ассоциации щелочных (содовых), оглеенных и глеевых почв. Степная зона - эго господство субаэральных нейтрально-щелочных почв.

В полупустынях и пустынях они сменяются субаэральными щелочными почвами, в которых наиболее резко и постоянно выражены окислительные условия. Среди них по депрессиям рельефа в условиях близкого уровня засоленных грунтовых вод появляются оглеенцые и глеевые щелочные почвы с резко выраженной восстановительной сульфидной обстановкой.

Господство тех или иных ассоциаций почв и их сочетаний было принято во внимание при районировании и выделении различных типов технобиогеом, гак как миграционная способность многих вовлекаемых в гехногенез элементов и степень токсичности их соединений изменяется в зависимости от кислотно-щелочных и окислительно-восстановительных условий. Так, например, в восстановительной сероводородной обстановке миграционная способность меди, никеля, кобальта, цинка, урана уменьшается по сравнению с окислительной обстановкой на один-^ва порядка. Столь же сильно влияют на подвижность ряда элементов и кислотно-щелочные условия. В субаэральной (окислительной) среде в кислых почвах медь, цинк, никель и такие токсичные элементы, как свинец, ртуть, более подвижны чем в субаэральных нейтральных, или щелочных почвах.

Наоборот, молибден, ванадий, уран и, очень ядовитый для растений и животных, селен более подвижны в щелочной среде, чем в кислой, и следовательно, загрязнение этими элементами наиболее опасно в полупустынях и пустынях, где господствуют щелочные почвы.

Для группировки технобиогеом по условиям водной миграции элементов в почве и в поверхностных водах, в дополнение к кислотно-щелочным и окислительно—восстановительным условиям, характеризующим почвенную толщу, были привлечены данные о наличии или отсутствии в почвах вечной и сезонной мерзлоты, окисляемости речных вод и значения индексов сухости (отношения комплексной испаряемости к осадкам) (табл. 4)

По содержанию растворенных органических веществ воды равнинных рек (не загрязненные) различаются.в 20-30 раз (см. табл. 4). Воды горных рек содержат очень мало растворенных органических веществ (окисляемосгь меньше 0,5 мг 0/л); несколько выше окисляемосгь речных вод в тундре (5-10 мг 0/л), и значительно выше в водах рек средней и южной тайги (10-20 мг 0/л). В Карелии и в Западной Сибири, где большие площади заняты кислыми оглееными и глеевыми почвами, воды рек особенно богаты растворимыми органическими веществами и окисляемосгь здесь самая высокая (20-30 мг 0/л). В степях и пустынях окисляемосгь речных вод значительно понижается (5-10 мг 0/л).

По соотношению испаряемости и осадков (индексу сухости) все технобиогемы делятся на две большие группы: в первой группе испаряемость за год меньше, чем сумма годовых осадков, значения коэффициентов сухости здесь меньше единицы; водный режим почв здесь промывной, или водозастойный, испарительная концентрация растворов, как правило, или огсуг- накопления воднорасгворимых техногенных веществ в водоемах и почвах в силу испарительной концентрации растворов возрастает от степной зоны к пустыням в 2-3 раза и более (максимум в 12 раз). Водный режим почв здесь непромывной, а при близости грунтовых водах выпотной; в последнем случае при испарении вод, загрязненных техногенными веществами, концентрация их на испарительных барьерах может быть особенно высокой.

Для выделения групп гехнобиогеом, различающихся по вероятности выноса продуктов техногенеза за пределы данной ландшафтно-геохимической системы водными и воздушными потоками, были использованы данные о величине суммарного годового речного стока и среднегодовой вероятности штилей (табл. 5)

Таблица 5

Группировка гехнобиогеом по вероятности очистки от продуктов гехногенеза путем рассеяния водными и воздушными потоками

alt="" />


На территории СССР величина годового слоя стока изменяется от 10 мм и менее до 2000 мм и более. Распределение годового слоя стока четко выявляет зональные различия и подчеркивает внугризональную дифференциацию, обусловленную характером рельефа; все горные области характеризуются максимальными величинами слоя поверхностного стока, и, следовательно, возможностью выноса воднорасгворимых и взвешенных техногенных веществ, попадающих в реки, за пределы гор.

Вероятность штилей изменяется на территории СССР также в широких пределах: на открытых морских побережьях наблюдаются наибольшие скорости ветров, а вероятность штилевых погод не превышает, 10 %; на равнинах Средней Азии вероятность штилей составляет 20—25%, на равнинах Европейской части СССР и Западной Сибири - 25-30%.

Во внутриконтинентальных областях Центральной Сибири, где зимой господствует антициклон, вероятность штилей составляет 60%; в межгорных впадинах и замкнутых горных долинах вероятность штилей также очень велика и составляет 50—55%, а на соседних вершинах гор и открытых нагорьях лишь 15 % и менее.

Зимние антициклоны и продолжительность штилей обусловливают устойчивость как приземных температурных инверсий, так и инверсий оседания в свободной атмосфере. Это создает особую опасность зимних техногенных смогов. В летнее время при ясной штилевой погоде и высокой ультрафиолетовой радиации возрастает опасность фотохимических смогов. Поэтому при более детальном районировании необходимо учитывать состояния атмосферы по сезонам года, вероятность ветров различных направлений и скоростей, продолжительность и плотность осадков, число дней с туманами, и ряд других метеорологических факторов, усиливающих или ослабляющих загрязненность атмосферы.

<< | >>
Источник: Ковда.В.А. БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ В БИОСФЕРЕ. 1976

Еще по теме Группировка гехнобиогеом в соответствии с факторами,, определяющими их геохимическую устойчивость:

  1. Группировка гехнобиогеом в соответствии с факторами,, определяющими их геохимическую устойчивость