УДК 550.47 ЗАКОНОМЕРНОСТИ АККУМУЛЯЦИИ ВАЛОВЫХ И

Yestestvennye Nauki (Natural Sciences), 2013, 1 (42)
Problems of Regional Ecology and Nature Management
3. Project on forest management of the State Institution "Astrakhan Order of the Red Banner
State Nature Biosphere Reserve" of the Committee for Natural Resources in the Astrakhan region.
Mensurational description of Damchikiy area. Astrakhan, 2001, vol. 3, book 1. (in Rus.)
4. Project on forest management of the State Institution "Astrakhan Order of the Red Banner
State Nature Biosphere Reserve" of the Committee for Natural Resources in the Astrakhan region.
Mensurational description of Obzhorovskiy area. Astrakhan, 2001, vol. 3. (in Rus.)
УДК 550.47
ЗАКОНОМЕРНОСТИ АККУМУЛЯЦИИ ВАЛОВЫХ И ПОДВИЖНЫХ ФОРМ
МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ПОЧВАХ АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ
Анна Александровна Свечникова, инженер, ООО «Газпром добыча Ноябрьск»,
Российская Федерация, 629806, Ямало-Ненецкий автономный округ, г. Ноябрьск,
ул. Республики, 20, astakhin@mail.ru
Изучен уровень содержания валовых и подвижных форм меди, марганца, цинка, свинца,
кобальта и никеля в 11 районах Астраханской области. Все исследованные нами элементы
(медь, цинк, марганец, никель, свинец и кобальт) были выбраны, учитывая их важную
биологическую роль в экосистемах и отдельных организмах растений, животных и человека.
Изучение содержания валовых и подвижных форм микроэлементов в почве проводились
методом атомно-абсорбционной спектрометрии. Содержание валовых форм меди в почвах
Астраханской области колеблется в пределах 12,19–20,37 мг/кг сухого вещества, марганца –
0,72–328,64 мг/кг, цинка – 10,59–154,95 мг/кг, никеля – 5,55–30,19 мг/кг, кобальта –
1,52–12,88 мг/кг, свинца – 3,64–14,95 мг/кг. Уровень обеспеченности валовыми и
подвижными формами микроэлементов неодинаков, что связано с гранулометрическим
составом почвы и пород, с направленностью почвообразовательного процесса, а также с
подвижностью микроэлементов в почве. В целом большинство почв Астраханской области
недостаточно и средне обеспечены валовыми и подвижными формами микроэлементов.
Рассчитанные кларки концентрации и рассеивания показали, что изученные
микроэлементы не обнаруживают тенденцию к накоплению, обладают пониженной
относительной концентрацией, что является региональной особенностью региона.
Установлены высокозначимые коэффициенты корреляции между парами Mn – Pb и Ni – Pb,
эти пары представляют группу сильно зависимых микроэлементов (ρ≥0,9). Высокий
положительный коэффициент корреляции указывает на их синергизм, т.е. увеличение одного
микроэлемента влечет за собой увеличение концентрации другого.
Ключевые слова: микроэлементы, марганец, медь, цинк, никель, кобальт, свинец,
почва, Астраханская область
CONTENT AND FORMS OF MICROELEMENTS
FOUND IN THE SOIL OF ASTRAKHAN REGION
Svechnikova Anna A., Engineer, LLC “Gazprom dobycha Noyabrsk”, 20 Respublika St.,
Nojabrsk, 629806, Yamal-Nenets Autonomous District, Russian Federation,
astakhin@mail.ru)
The paper investigated the concentration of gross and mobile forms of manganese, cuprum
(copper), zink, ferrum (iron), nickel, cobalt and pumbum (lead) in the soil in 11 of the Astrakhan
region's districts. In investigating the microelements (manganese, cuprum, zink, nickel, cobalt and
plumbum), the critique took into account the important biological role they play in overall
ecosystems and in individual organisms (plants, animals and man). Moreover, an atom-absorption
spectro chemical analysis was implemented to assess the concentration of gross and mobile forms in
the region's soil. In the analysis, the concentration of cuprum ranged from 12.19 to 20.37 μg/g, the
concentration of manganese varied from 20.72 to 328.64 μg/g, the concentration of zink ranged from
10.59 to 154.95 μg/g, the concentration of nickel varied from 5.55 to 30.19 μg/g, the concentration of
23
Естественные науки. № 1 (42). 2013 г.
Проблемы региональной экологии и природопользования
cobalt ranged from 1.52 to 12.88 μg/g, and the concentration of plumbum varied from 3.64 to
14.95 μg/g. The results indicated that the provisional concentration level of gross and mobile forms
of microelements differed, depending on the granulometric structure of the soil and rock, and the
directivity of the pedogenic process. According to the document, most of the soils in Astrakhan
region are generally not adequate enough to provide for gross and mobile forms of microelements.
The analysis also calculated the concentration and dispersion of microelements, demonstrating that
they have a lower concentration than should have appeared in that particular region. Nevertheless, it
did determine a highly significant coefficient of correlation between the microelements Mn – Pb and
Ni – Pb (ρ≥0.9). This highly significant coefficient displays a synergism, so that an increase of one
microelement would lead to an increased concentration of others.
Keywords: microelements, manganese, cuprum, zink, nickel, cobalt, plumbum, soil, Astrakhan
Region
В Астраханской области встречаются почвы как песчаного и супесчаного
механического состава, сформировавшиеся на древнеаллювиальных отложениях, так
и тяжелосуглинистого и глинистого механического состава, развитые на разных
материнских породах тяжелого механического состава.
Распределение микроэлементов в профиле, концентрация и миграция в почвах
зависят от совокупности условий их формирования и свойств. Сложное сочетание факторов почвообразования и большая пестрота почвенного покрова области
обусловили существенные различия почв в поведении микроэлементов в них.
Связь концентрации микроэлементов в почвах области с их свойствами изучены
крайне слабо.
Территория Астраханской области представлена разнообразными типами, комплексами и сочетаниями почв.
Почвенный покров Астраханской области по сравнению с почвенным покровом
центральной части РФ является молодым образованием. Его формирование во многом зависело от изменения уровня Каспийского моря, наложившего отпечаток на
химический состав и местоположение почвообразующих пород, что создало своеобразную пестроту и небольшое количество различных структурных и химических
типов почв области [5; 6].
Материалы и методы исследований
Все исследованные нами элементы (медь, цинк, марганец, железо, никель, свинец) были выбраны, учитывая их важную биологическую роль в экосистемах и жизнедеятельности растений, животных и человека.
Образцы проб для определения валовых и подвижных форм Cu, Mn, Zn, Pb, Ni и
Co отбирались в верхнем пахотном горизонте почвы (20–30 см) в 11 районах Астраханской области в 2008–2009 гг. (по 20 проб на район).
Изучение содержания валовых и подвижных форм микроэлементов в почве
проводились методом атомно-абсорбционной спектрометрии [1]. Метод основан на
количественном анализе по спектрам поглощения (абсорбции) находящихся в определенной функциональной зависимости между концентрацией элемента в поглощающем слое и одним из параметров, характеризующим линию поглощения.
Результаты тяжелых исследований и их обсуждение
Содержание валовых форм металлов в почвах Астраханской области колеблется
(в мг/кг сухого вещества): меди – 12,19–20,37, марганца – 20,72–328,64, цинка –
10,59–154,95, никеля – 5,55–30,19, кобальта – 1,52–12,88, свинца – 3,64–14,95
(табл. 1, 2).
24
Yestestvennye Nauki (Natural Sciences), 2013, 1 (42)
Problems of Regional Ecology and Nature Management
Таблица 1
Среднее содержание валовых форм меди, марганца и цинка
в почвах Астраханской области (в мг/кг сухого вещества)
Содержание валовых форм микроэлементов
Районы
Сu
Мn
Zn
Ахтубинский
20,01±6,04
185,49±60,42
31,77±15,06
Володарский
13,06±3,13
65,74±20,42
29,11±10,62
Енотаевский
14,91±4,03
172,29±50,62
36,05±20,61
Икрянинский
12,65±2,05
283,33±60,62
48,04±15,62
Камызякский
14,55±10,49
296,04±29,70
154,95±60,71
Красноярский
14,06±3,25
70,62±20,81
60,92±15,92
Лиманский
12,77±2,07
32,48±15,62
17,43±6,92
Наримановский
12,19±0,80
20,72±16,56
10,59±2,62
Приволжский
13,17±1,10
165,39±60,42
78,57±6,92
Харабалинский
20,37±3,17
57,69±16,76
26,89±15,48
Черноярский
14,10±4,35
328,64±99,95
68,12±32,39
Среднее
14,71±3,68
152,58±41,08
51,13±18,44
Таблица 2
Среднее содержание валовых форм никеля, кобальта и свинца
в почвах Астраханской области (в мг/кг сухого вещества)
Содержание валовых форм микроэлементов
Районы
Ni
Co
Pb
Ахтубинский
21,27±10,62
9,12±1,01
9,80±3,02
Володарский
11,68±3,62
4,95±3,62
6,14±3,76
Енотаевский
16,92±8,37
7,68±4,32
8,14±2,85
Икрянинский
20,78±3,68
3,33±2,01
10,78±7,62
Камызякский
30,19±14,46
9,93±5,62
12,77±3,96
Красноярский
10,61±3,25
8,65±3,09
6,78±4,06
Лиманский
5,55±3,25
5,15±3,72
3,96±1,06
Наримановский
11,82±6,75
1,52±0,91
3,64±1,79
Приволжский
27,72±6,51
12,88±1,3
12,29±3,69
Харабалинский
10,63±2,62
7,90±0,56
5,36±1,70
Черноярский
29,83±4,27
11,49±6,44
14,95±4,88
Среднее
17,91±6,13
7,51±2,96
8,60±3,49
Анализируя полученные данные, следует отметить, что по величине средней
валовой концентрации исследованные микроэлементы в почвах Астраханской области образуют следующий ряд: Mn>Zn>Cu>Ni>Pb>Co.
Уровень обеспеченности валовыми формами микроэлементов основных
почвенных разностей неодинаков. Это связано с гранулометрическим составом
почвы и пород, а также с направленностью почвообразовательного процесса. Более тяжелые по гранулометрическому составу ильменные, луговые почвы и
солончаки отличаются максимальным содержанием валовых форм изучаемых
микроэлементов, легкие почвы содержат их несколько меньше, самое незначительное количество этих элементов обнаружено в песках.
Рассчитаные нами кларки концентрации для всех изученных микроэлементов
отражают содержание химических элементов в исследуемых почвах в сравнении с
кларком в земной коре (табл. 3). Исследование кларков представляет большое научное и прикладное значение: сведения о региональных кларках необходимы в качестве отправной точки при изучении процессов миграции элементов в почах Астраханской области. Знание кларков микроэлементов позволяет более успешно решать гидрогеохимические проблемы концентрирования, рассеяния, миграции элементов в
почвах, породах различного вещественного состава.
25
Естественные науки. № 1 (42). 2013 г.
Проблемы региональной экологии и природопользования
Таблица 3
Рассчитанные кларки концентрации и рассеивания в почвах Астраханской области
Кларк
Кларк концентрации
Кларк рассеивания
Элемент
(по А.П. Виноградо(Кк)
(Кр)
ву, 1962)
Cu
47
0,54
3,19
Zn
83
0,04
1,62
Mn
1000
0,62
6,55
Ni
58
0,15
3,24
Co
18
0,31
2,41
Pb
16
0,42
1,86
Установлено, что средние концентрации всех изученных нами химических элементов в почвах Астраханской области значительно ниже их кларков в земной коре.
Кларки концентрации колеблются от 0,04 (цинк) до 0,62 (марганец).
По величине кларка концентрации (Кк) исследованные микроэлементы образуют следующий ряд: Mn>Cu>Pb>Co>Ni>Zn. Так как Кк меньше единицы для всех
микроэлементов, то для получения большей контрастности были рассчитаны обратные величины – кларки рассеяния (Кр), представляющие собой отношение кларка
элемента в литосфере к его содержанию в почвах Астраханской области, который
указывает на то, что изученные микроэлементы не обнаруживают тенденцию к накоплению, обладают пониженной относительной концентрацией.
Кларки рассеяния химических элементов в почвах колеблются от 1,62 (цинк) до
6,55 (марганец). По величине Кр исследованные микроэлементы образуют следующий ряд: Mn>Ni>Cu>Co>Pb>Zn.
Целью корреляционного анализа являлось выявление степени взаимозависимости между содержанием изученных микроэлементов по районам Астраханской области.
Взаимодействие между микроэлементами может быть синергическим или антагонистическим. Чем выше уровень корреляции между различными парами микроэлементов, тем в большей степени изменение содержание одного микроэлемента
влечет изменение содержание другого.
Установлены высокозначимые коэффициенты корреляции между парами Mn – Pb,
Ni – Pb. Эти пары представляют группу сильно зависимых микроэлементов (ρ≥0,9).
Высокий положительный коэффициент корреляции указывает на их синергизм,
т.е. увеличение одного микроэлемента влечет за собой увеличение концентрации
другого.
Установлена сильная взаимосвязь (ρ≥0,67) для следующих пар микроэлементов:
Mn – Ni, Zn – Ni, Zn – Pb, Co – Pb. Синергизм между вышеуказанными группами
отмечается в работах других авторов [2; 4; 7].
Наиболее информативным показателем экологической оценки почвенного покрова является содержание подвижных форм микроэлементов, способных переходить из твердых фаз почв в почвенные растворы. В таблице 4 представлены результаты обследования почв по подвижным формам микроэлементов в почвах Астраханской области. Содержание подвижных форм металлов в почвах Астраханской области (в мг/кг сухого вещества): меди – 0,19–1,69, марганца – 1,01–2,64, цинка – 0,16–0,72,
никеля – 1,68–3,91, кобальта – 1,52–2,48, свинца – 1,89–3,32.
Анализируя полученные данные, следует отметить, что по величине средней
подвижной концентрации исследованные микроэлементы в почвах Астраханской
области образуют следующий ряд: Mn>Ni>Pb>Zn>Co>Cu. Следует обратить внимание, что по степени убывания валовые и подвижные формы микроэлементов располагаются неодинаково, что можно объяснить различной степенью подвижностью
изученных микроэлементов. В таблице 5 представлены данные степени подвижности
для изученных микроэлементов в почвах Астраханской области.
26
Yestestvennye Nauki (Natural Sciences), 2013, 1 (42)
Problems of Regional Ecology and Nature Management
Таблица 4
Результаты обследования почв по подвижным формам микроэлементов
в Астраханской области (в мг/кг сухого вещества)
Содержание подвижных форм микроэлементов
Районы
Сu
Мn
Zn
Pb
Ni
Co
Ахтубинский
0,92±0,42
0,98±0,45
0,5±0,11 2,59±1,32 2,56±1,09 1,89±1,01
Володарский
0,62±0,36
1,69±0,62 0,16±0,12 2,06±1,98 2,05±0,98 1,52±0,72
Енотаевский
0,98±0,31
1,01±0,36 0,37±0,21 1,98±1,71 1,79±0,82 2,32±1,92
Икрянинский
1,12±0,51
2,06±0,23 0,61±0,32 3,21±2,01
4,1±2,85
1,75±1,65
Камызякский
0,62±0,19
1,57±0,71 0,67±0,15 3,01±1,45 3,65±1,65 2,48±1,62
Красноярский
0,19±0,12
2,64±0,53 0,24±0,18 2,69±1,69 2,82±1,45 1,65±0,96
Лиманский
2,06±0,63
1,16±0,31 0,52±0,14 3,32±2,04 1,75±1,12 2,05±1,06
Наримановский
1,42±0,16
1,25±0,42 0,36±0,13 1,89±1,21 1,68±1,23 2,41±2,02
Приволжский
1,69±0,34
0,52±0,29 0,72±0,40 2,26±1,12 2,54±1,08 1,84±0,96
Харабалинский
0,29±0,11
1,15±0,61 0,54±0,33 2,87±1,32 3,91±2,01 2,37±1,54
Черноярский
0,91±0,21
2,06±0,64 0,45±0,20 2,27±1,78 3,05±2,65 1,68±1,32
Среднее
0,98±0,31
1,46±0,47 0,47±0,21 2,64±1,60 2,72±1,54 1,99±1,34
Микроэлемент
Медь
Марганец
Цинк
Никель
Кобальт
Свинец
Таблица 5
Степень подвижности микроэлементов
Показатель подвижности, %
Степень подвижности
6,66
Средняя (Кх=1n–10n)
1,0
Средняя (Кх=1n–10n)
1,0
Средняя (Кх=1n–10n)
24,51
Высокая (Кх=10n–100n)
26,60
Высокая (Кх=10n–100n)
26,28
Высокая (Кх=10n–100n)
Средняя подвижность микроэлементов (медь, марганец, цинк) в почвах обусловлена влиянием содержания гумуса, кислоторастворимых форм железа, физикохимическими свойствами почвы.
Сравнительно высокая подвижность никеля, кобальта и свинца обусловлена
нахождением их в виде легкорастворимых солей [3].
В целом большинство почв области недостаточно и средне обеспечены подвижными формами микроэлементов для растений высокого и повышенного выноса.
Список литературы
1. Брицке М. Э. Атомно-абсорбционный спектрохимический анализ / М. Э. Брицке. –
Москва : Химия, 1982. – 223 с.
2. Войнар А. О. Значение микроэлементов в организме человека и животных
/ А. О. Войнар. – Москва : Знание, 1963. – 560 с.
3. Гайдукова Н. Г. Влияние агротехнических приемов на содержание тяжелых
металлов в черноземе выщелоченном / Н. Г. Гайдукова, И. А. Лебедовский // Научнотехнический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных
культур. – 2005. – Вып. 1 (132). – С. 102-109.
4. Григорьева Т. И. Влияние загрязнения почв тяжелыми металлами на мобилизацию
подвижных питательных веществ в почве и их накопление в овощах и картофеле : автореф.
дис. … канд. с.-х. наук / Т. И. Григорьева. – Кемерово, 2007. – 115 с.
5. Иванов И. В. Геохимический анализ почвенного покрова степей и пустынь
/ И. В. Иванов, Н. Ф. Глазовский. – Москва : Наука, 1979. – 245 с.
6. Зонн С. В. Железо в почвах: генетические и географические аспекты / С. В. Зонн. –
Москва : Наука, 1982. – 207 с.
7. Никаноров А. М. Биомониторинг металлов в пресноводных экосистемах
/ А. М. Никаноров, А. В. Жулидов. – Ленинград : Гидрометеоиздат, 1991. – 311 с.
27
Естественные науки. № 1 (42). 2013 г.
Проблемы региональной экологии и природопользования
References
1. Britske M. E. Atomno-absorbtsionnyy spektrokhimicheskiy analiz [Analysis of atomspectrochemical absorbing]. Moscow, Khimiya, 1982, 223 p. (in Rus.)
2. Voynar A. O. Znachenie mikroelementov v organizme cheloveka i zhivotnykh
[Consequence microelements in organism of man and animal]. Moscow, Znanie, 1963, 560 p.
(in Rus.)
3. Gaydukova N. G., Lebedovskiy I. A. Vliyanie agrotekhnicheskikh priemov na soderzhanie
tyazhelykh metallov v chernozeme vyshchelochennom [Influence agro technic receive on
maintenance of heavy metals in chernozom leachable]. Nauchno-tekhnicheskiy byulleten
Vserossiyskogo nauchno-issledovatelskogo instituta maslichnykh kultur [Scientific and Technical
Bulletin of the State scientific institution All-Russia Research Institute of Oil Crops], 2005,
issue 1 (132), pp 102–109. (in Rus.)
4. Grigoreva T. I. Vliyanie zagryazneniya pochv tyazhelymi metallami na mobilizatsiyu
podvizhnykh pitatelnykh veshchestv v pochve i ikh nakoplenie v ovoshchakh i kartofele : avtoref. dis.
… kand. s.-kh. nauk [Influence pollution soil of heavy metals on mobilization mobile nutrients in the
soil and accumulation them in vegetables and potato: Dissertation of the candidate of agricultural
sciences]. Kemerovo, 2007, 115 p. (in Rus.)
5. Ivanov I. V., Glazovskiy N. F. Geokhimicheskiy analiz pochvennogo pokrova stepey i
pustyn [Geochemical analysis soil of steppe and desert]. Moscow, Nauka, 1979, 245 p. (in Rus.)
6. Zonn S. V. Zhelezo v pochvakh: geneticheskie i geograficheskie aspekty [Iron in soil:
genetic and geographic aspects]. Moscow, Nauka, 1982, 207 p. (in Rus.)
7. Nikanorov A. M., Zhulidov A. V. Biomonitoring metallov v presnovodnykh ekosistemakh
[Bio monitoring of metals in limnetic ecosystems]. Leningrad, Gidrometeoizdat, 1991, 311 p.(in Rus.)
УДК 631.432
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ДЕГРАДИРОВАННЫХ ПОЧВ
ЛАНДШАФТОВ ДЕЛЬТЫ ВОЛГИ
Анна Владиславовна Федотова, доктор биологических наук, профессор,
Астраханский государственный университет, Российская Федерация, 414056,
г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1, estnauki2009@rambler.ru
Людмила Вячеславовна Яковлева, доктор биологических наук, доцент,
Астраханский государственный университет, Российская Федерация, 414056,
г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1, estnauki2009@rambler.ru
Андрей Павлович Сорокин, кандидат биологических наук, Астраханский
государственный университет, Российская Федерация, 414056, г. Астрахань,
пл. Шаумяна, 1, sor-and@mail.ru
Сергей Петрович Стрелков, кандидат биологических наук, Астраханский
государственный университет, Российская Федерация, 414056, г. Астрахань,
пл. Шаумяна, 1, astra_serega@mail.ru
Эльмира Рафиковна Бокова, магистр физики, Астраханский государственный
университет, Российская Федерация, 414056, г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1,
estnauki2009@rambler.ru
Проведена оценка физического и солевого состояния деградированных почв ландшафта
бугра Бэра. Для исследования выбраны участки на территории дельты Волги с почвами разной
степени засоления и деградации. В ландшафте бугра Бэра были выбраны участки,
характеризующиеся проявлением деградационных процессов почвенного покрова:
эрозионные процессы на северном склоне бугра; сильное растрескивание поверхностного
горизонта почвы; отсутствие проективного покрытия растительности (такырообразное пятно).
Установлено, что почвы, различающиеся по видам деградационных процессов, обладают
неудовлетворительными почвенными свойствами. Проведено нормирование изученных
объектов. Установлено, что исследованные участки относятся к третьему уровню степени
деградации (сильно деградированные почвы). Сделана попытка изучения влияния содержания
солей в почве на почвенные свойства методами математической статистики. Наиболее
28