Название: Основы биогеохимии - Добровольский В.В.

Жанр: Химия

Рейтинг:

Просмотров: 1461


 

Примечание. Числитель — масса металла (г/га); знаменатель — концентрация металла (10-4%).

 

По указанной причине время полного возобновления мертвого напочвенного органического вещества (лесной подстилки) и поступивших с ним масс тяжелых металлов неодинаково. Период возобновления массы подстилок в лесных внетропических фитоценозах изменяется от 2 — 3 лет в широколиственных лесах до 7 — 8 лет в хвойных лесах северной тайги. Для полного возобновления масс тяжелых металлов, находящихся в лесных подстилках, требуется в 1,5 — 2 раза больше времени, чем для возобновления органического вещества подстилок. Отмеченная задержка отражается в повышении концентрации всех металлов в нижнем горизонте подстилок по сравнению со свежим спадом.

Неодинаковая прочность связи металлов и различная растворимость органических соединений способствуют неодинаковому возрастанию концентрации разных металлов. Остаточное обогащение наиболее характерно для свинца и никеля, концентрация которых в подстилках по сравнению со свежим спадом увеличивается до 10 раз и более. Цинк и кадмий закрепляются менее прочно, их вынос функционально связан со степенью атмосферного увлажнения и испаряемостью. В субтропических лесных ландшафтах с увлажнениемнедостаточным или близким к сбалансированному цинк и кадмий могут накапливаться в нижней части лесной подстилки. В лесах суббореального и бореального пояса эти металлы более активно выносятся, благодаря чему их концентрация в нижнем горизонте подстилок редко возрастает более, чем в 1,5 — 2 раза.

По данным Б.Н.Золотаревой (1994), запасы тяжелых металлов в подстилках хвойных и широколиственных лесов бассейна Верхней Оки от 3 до 12 раз превышают массы этих металлов, ежегодно вовлекаемые в биологический круговорот, а время полного возобновления масс в подстилках составляет для меди — 3, цинка — 6, свинца — 8 лет.

Таким образом, напочвенное органическое вещество лесных ландшафтов играет двойственную роль в биосферной геохимии тяжелых металлов. Во-первых, оно служит временным резервуаром, куда выводятся из миграции значительные массы рассеянных металлов. Во-вторых, благодаря образованию специфических водорастворимых органических соединений — фульвокислот, с которыми металлы образуют прочные комплексы, в лесных подстилках начинается перераспределение масс металлов, вовлекаемых в водную миграцию и биологический круговорот.

По особенностям распределения по профилю почв выделяют две группы элементов. Представители первой активно поглощаются лесной растительностью и в то же время относительно прочно связаны в мертвом органическом веществе. Их концентрация в горизонте ао больше, чем в почвообразующей породе. У представителей второй группы концентрация в горизонте ао хотя и повышается по сравнению с горизонтом выноса, но все же не достигает уровня исходной породы. К первой группе относятся марганец, цинк, медь, свинец, никель и некоторые другие элементы, ко второй — титан, цирконий, ванадий, хром. Типичная кривая распределения тяжелых металлов по профилю почв бореальных лесов показана на рис. 12.4.

Степень дифференцированности элементов по генетическим горизонтам почвенного профиля уменьшается по мере снижения гумидности ландшафтов. Тем не менее даже в условиях развития смешанных и мелколиственных лесов изменение концентраций от почвообразующей породы к верхней части профиля почвы хорошо выражено. В.Б.Ильин (1974) показал, что в южной части лесной зоны Западной Сибири имеет место четкая дифференциация металлов в почвах, причем для одних элементов преобладает биогенная аккумуляция, для других — вынос. В частности, в балансе марганца процессы биогенной аккумуляции преобладают над выносом, а в балансе меди отношения обратные.

Закономерности дифференциации элементов в почвах лесов умеренного климата хорошо выдерживаются независимо от гранулометрического состава почвообразующих пород и, следовательно, от абсолютного содержания элементов.

 

     

 

Рис. 12.4 Распределение молибдена по профилю

       дерново-подзолистой почвы (Ярославская область)

 

Дифференциация рассеянных элементов по профилю почв — суммарный итог перераспределения их разных форм. Последние достигают наибольшего разнообразия именно в почвах благодаря различным биогеохимическим процессам. В почве к формам, унаследованным от исходных почвообразующих пород, добавляются биогенные, поступившие с отмершими органами и метаболитами высших растений, почвенной мезофауны и образованные в процессе жизнедеятельности микроорганизмов.

Разные формы в неодинаковой мере способны к миграции и перераспределению по профилю почвы Элементы, содержащиеся в обломочных минералах, практически стабильны. Элементы, связанные с высокодисперсными глинистыми минералами, перемещаются вместе с ними или принимают участие в процессах сорбции —десорбции. Часть элементов находится в конкрециях и тончайших пленках гидроксидов железа, а также входит в состав специфических почвенных органических соединений.


Оцените книгу: 1 2 3 4 5