Название: Основы биогеохимии - Добровольский В.В.

Жанр: Химия

Рейтинг:

Просмотров: 1441


Результаты анализа золы растений-торфообразователей (мхов) и торфа показали, что среди зольных элементов преобладает кремний. Его особенно много (до 36,5 % массы золы) в сфагнуме. Второе место занимают железо и алюминий. В процессе торфообразования происходит относительное накопление железа. Как в живых мхах, так и в торфе кальция больше, чем натрия, а калий преобладает над натрием. Обращает внимание значительное количество серы. Во мхах присутствует большое количество механической примеси минеральных частиц — от 40 до 80 % массы золы. Это связано с осаждением тонкого минерального материала, который несут воды тающих ледников, и отчасти с выпадением атмосферной пыли. Содержание механической минеральной примеси в торфе — от 60 до 80 % от массы золы.

Специального обсуждения заслуживают данные о зольности растений. Мнение об очень низкой зольности полярных растений требует некоторого уточнения. Кустистые лишайники, растущие на развалах скал, имеют зольность 1,39 — 2,80 % от воздушно-сухой массы, мхи в этих же условиях — в 2 — 3 раза больше. Зольность листьев полярной ивы от 3,22 до 4,57 %,а растущих рядом камнеломок — от 7,50 до 9,25 %. Еще сильнее различается зольность растений, находящихся в разных условиях обитания. Так, зольность надземной части ситников, собранных на высоком плато Хогфьеллет, равна 6,22 %, а тех же растений, произрастающих в близрасположенной ледниковой долине, — 10,87 %. Зольность мхов на каменистых склонах 5,08 %, на террасе в ледниковой долине — 8,64 %, в заболоченном днище этой же долины - 15,60%.

Высокая зольность растений острова Шпицберген и, вероятно, других районов арктической суши обусловлена механической примесью тонких минеральных частиц, приносимых ветром или оседающих на растениях из талых вод. Поэтому экспериментально определяемая зольность (процент золы от сухого органического вещества) и сумма зольных элементов, входящих в состав тканей растения (процент веществ, извлекаемых 1 н. НС1 из золы), существенно различаются. Как отмечено выше, особенно большое количество механической минеральной примеси содержится в растительности и торфах ледниковых равнин, по которым происходит основной сток талых вод.

В распространенных растениях было определено содержание тяжелых металлов. Установлено, что растения суши отличаются от прибрежных водорослей значительно более высокой концентрацией металлов и более низкой катионов морских солей. Наибольшие концентрации свойственны железу — сотни и тысячи мкг/г сухого растительного вещества, для цинка типичны десятки мкг/г, для меди — единицы мкг/г. Очень большой разброс данных обнаружен для марганца: от единиц до первых сотен мкг/г. На фоне общих закономерносгей заметна геохимическая специализация отдельных систематических групп. Например, для ситников характерна сравнительно высокая концентрация железа (1060—1563 мкг/г) и марганца (250 — 354 мкг/г); для лишайников — свинца (7,8 — 8,3 мкг/г); для ивы полярной — цинка (85,7— 176,2 мкг/г) и меди (5,8 — 8,0 мкг/г). Растения, находящиеся в геохимически подчиненных условиях (в ледниковых долинах), выделяются несколько повышенной концентрацией одного или двух-трех металлов. Особенно повышена концентрация железа, марганца, свинца во мхах, растущих в заболоченных днищах долин. Повышенная концентрация некоторых металлов отмечена также у растений, находящихся в непосредственной близости к берегу. Одновременно в растениях, расположенных у берега, значительно больше катионов морских солей.

Влияние океана не ограничивается переносом тепла и влаги. С воздушными массами переносятся морские аэрозоли, основную часть которых составляют водорастворимые соли. Снеговые осадки активно «вымывают» аэрозоли. По имеющимся данным, на северном побережье Восточно-Европейской равнины с атмосферными осадками выпадает в среднем 5 т/км2 в год морских солей, на Земле Франца-Иосифа — 3 т/км2 в год. Минерализация снеговых осадков в Арктике близка к 10 мг/л. Следовательно, при количестве осадков 400 мм/год в западных районах острова Шпицберген осаждается около 4 т/км2 морских солей.

В составе океанических аэрозолей преобладают водорастворимые сульфаты и хлориды щелочных и щелочно-земельных элементов. В виде ничтожной, но постоянно присутствующей примеси в них находятся тяжелые металлы. Происхождение примесей до конца не выяснено, но все больше фактов свидетельствует о том, что на значительном удалении от индустриальных центров концентрация металлов определяется природными факторами, а их присутствие в тропосфере такое же естественное явление, как содержание в Мировом океане или в земной коре.

Тяжелые металлы в снеговых осадках и льдах Арктики и Антарктики настойчиво изучаются последние 30 лет. Несмотря на большие трудности, связанные с их ничтожным содержанием, к настоящему времени установлено, что уровни концентрации металлов в снеговых осадках двух полярных областей различаются. Причем это различие обусловлено природными факторами. Результаты изучения геохимиками США разрезов ледников Гренландии свидетельствуют о сопоставимости концентрации металлов в современных и древних осадках. Только для цинка и свинца есть основания предполагать их возрастание в 3 — 4 раза. Существенный вклад океанических аэрозолей можно рассматривать как естественное звено биогеохимических циклов тяжелых металлов.

Поступление океанических аэрозолей имеет особо важное значение в условиях арктических ландшафтов, где взаимодействие растительности с минеральным субстратом затруднено, а гипергенное разложение минералов подавлено. По данным А. В. Евсеева (1988), в снеговом покрове острова Шпицберген следующие концентрации металлов (в мкг/л): Fe — 27,5; Мn — 0,80; Zn — 31,1; Сu - 1,7; Рb - 0,9; Ni - 0,3; Со - 0,3.

Как видно из данных табл. 11.1, концентрации водорастворимых форм, которые могут быть непосредственно вовлечены в биологический круговорот, весьма невелики. Условия арктического климата и близость вечной мерзлоты не только ограничивают взаимодействие растений с минеральным субстратом, но и подавляют процессы гипергенного разрушения минералов. Концентрации форм, которые могут быть мобилизованы под воздействием слабокислых почвенных растворов, в сотни раз превышают таковую для железа и марганца в снеге, для других металлов превышение невелико. Приведенные данные показывают, что атмосферные осадки на острове Шпицберген являются важным источником поступления не только морских солей, но и некоторых металлов.


Оцените книгу: 1 2 3 4 5