1.4. Параметры оценки почвенно-геохимических барьеров
К числу важнейших количественных параметров относится градиент барьера миграции. Он определяется по формуле А.И. Перельмана (1989):
G = dm/dl или G = (m1 – m2)/L (2)
где m1 – числовое выражение величины одного из показателей, определяющих изменение геохимической обстановки на барьере, установленное в миграционном потоке перед барьером. Им могут быть величины рН, t, P, Eh, количество химического элемента, растворённого в воде кислорода и т.д.; m2 - числовое выражение величины этого же показателя в миграционном потоке сразу же после барьера; L - мощность, ширина барьера. Контрастность барьера S (по А.И. Перельману), определяется по формуле:
S = m1/m2 (3)
О контрастности барьера можно судить и по контрастности образовавшихся геохимических аномалий в фациях и почвах ландшафтов:
К = Са/Сф (4)
где Са – среднее (абсолютное) содержание (%) изучаемого химического элемента в аномалии; Сф – фоновое содержание в ландшафте, %.
Для расчета концентрации элементов на барьере миграции (h) была предложена следующая формула:
h = k(C1 – C2)/(a1 – a2) (5)
где k – коэффициент, зависящий от «инертной» массы (почв, осадков и т.д.), на котором происходит накопление рассматриваемого вещества; С1, С2 – содержание рассматриваемого вещества в миграционном потоке (мг/м2) соответственно до и после барьера; а1, а2 – общее содержание всех веществ, мигрирующих в потоке (сухой остаток - мг/л) соответственно до и после барьера миграции.
В выражение (4) следует ввести параметр «L» – мощность, м. Иначе не ясно, в каком объеме (или массе слоя почвы) происходит аккумуляция мигранта(тов). Вместо коэффициента k более правильно использовать экспериментально диагностируемый параметр kмоб – коэффициент мобилизации (Яшин И.М, 1993). Он определяется с помощью модифицированного варианта метода сорбционных лизиметров (МСЛ).
1.5. Геоэкологическая оценка геохимических барьеров
Геоэкологическая оценка геохимических барьеров включает расчет следующих параметров: масштаб миграции и градиента геохимического барьера, оценку средней линейной скорости миграции, обоснование «абиогенного поля» миграции элемента, диагностику коэффициентов мобилизации kмоб и kмиг миграции в геохимическом ландшафте (Л.Л. Шишов и др., 1998). Ведущая роль в биогенных (N, P, K, Ca) и биофильных (С, О, Н) элементов принадлежит биогеохимическому круговороту веществ в пределах конкретной экосистемы и геохимического ландшафта. Абиогенная миграция элементов в гумидных регионах Земли является непременным звеном в биогеохимических циклах, а её интенсивность и масштаб зависят от химических свойств элементов, гранулометрического и гумусового состава почв, формы миграции веществ, положения экосистемы в ландшафте и характера ландшафта (хвойный лес, луг в пойме, вырубка, гарь…). В ландшафтах тайги важнейшей движущей силой трансформационных превращений различных веществ выступают потоки водорастворимых органических веществ (ВОВ) с кислотными и комплексообразующими свойствами. Многие компоненты ВОВ выполняют аллелопатические функции, ингибируя развитие конкурентов в фации.
В почвенно-геохимической миграции веществ важную роль играет круговорот воды. Причем вода выступает связующим носителем не только между звеньями биогеохимического круговорота веществ, но и в геохимических циклах миграции. В циклах трансформации веществ важную роль играет зимний период и диффузия. Диффузионные процессы, в отличие от сорбции на барьерах миграции, приводит к рассеиванию ионов и молекул по всему объему почвенного горизонта и профиля. Поэтому важно знать процессы почвообразования и сгущения элементов, например в конкреции, пленки, примазки, в почвах подзолистого типа.
Рис. 14. Иллювиальные горизонты подзолов, развитых на двучленах, являются мощными сорбционными барьерами миграции в зоне тайги
(фото Яшина И.И., 2008). Лесная опытная дача РГАУ-МСХА.
Без аналитической диагностики, в частности, тяжелых металлов в указанных новообразованиях очень трудно сделать корректные выводы о перераспределении мигрантов в почвах. После диагностики ЭГЛ приступают к составлению легенды и пояснительной записки к геоэкологической карте.
РАЗРАБОТКА ЛЕГЕНДЫ К ЛАНДШАФТНОЙ КАРТЕ
И ПОДГОТОВКА ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПАСКИ
Легенда к геоэкологической карте – это модель классификации региональных таксонов ландшафтов (проще говоря, ПТК – природно-территориальных комплексов). Специалисты после подготовки чистового варианта геоэкологической карты в камеральный период приступают к написанию отчета (или пояснительной записки) и разрабатывают легенду к карте. Данная работа довольно кропотливая и требует творческого подхода. Она включает в себя и элемент поиска - исследований. Легенда должна дать представление о структуре ПТК – вертикальной (ярусности) и горизонтальной (пространственной). Легенда должна быть лаконичной. Этого добиваются путем совмещения табличного и текстового вариантов легенды. Причем для каждого контура на карте необходимо дать такие характеристики: генезис и форма рельефа (микрорельефа), генезис и литология отложений, растительность, почвы и модуль техногенной нагрузки (количество загрязнителя (г, кг), выпадающего, в частности, из атмосферы на единицу площади, за единицу времени).
Работая над текстом легенды, подготавливают для контуров урочищ, фаций (в зависимости от масштаба съемки) и цветовую шкалу. Значки и штриховка имеют подчиненное значение. Значками, например, обозначают ПТК малых размеров (фации), не укладывающиеся в масштаб карты.
Нередко после подготовки бумажного (чистового) варианта геоэкологической карты выяснялось, что она перегружена и трудно читается. Это и понятно: ПТК – сложные природные комплексы и нужно научиться их четко характеризовать.
С появлением компьютерных технологий и ГИС указанные трудности были сняты. Сейчас создаются цифровые геоэкологические карты. Издается научный журнал «Геоэкология». Важное место при картировании отводится интерпретации полученных результатов ввиде легенды и пояснительной записки (отчета) к карте. В известной мере, подобная работа отличается умением анализировать и обобщать сведения о компонентах ландшафтов. Это творческая работа, связанная с умением четко и правильно излагать фактический материал. Ниже приводится примерная схема подготовки такого отчета.
Текст отчета (или пояснительной записки) к геоэкологической карте
Содержит пояснение к составленной карте (место проведения съемки, сложность и этапы полевых работ, характеристика урочищ: их структура, состояние и деградация), методы исследований и рекомендации рационального природопользования. Составление ландшафтной карты может дополнятся специальными почвенно-геохимическими, эко-токсикологическими и геофизическими исследованиями.
Напомним компоновку основных разделов отчета. Предисловие (формальные сведения о полевых экспедиционных изысканиях: где, когда и с какой целью проводились исследования, состав экспедиции, ее финансирование).
Введение. Рассматриваются кратко географические особенности изучаемой территории (координаты, приуроченность к побережью морей или эстуарию крупной северной реки, близость промышленного объекта…), координация работ, используемая картографическая основа, сроки экспедиции, назначение образцов на химический анализ.
Часть 1. Географическая характеристика территории. Здесь может быть представлена информация о геологии региона, климате, рельефе, растительности, почвах и водных источниках. При описании указанных компонентов ландшафтов должна прослеживаться их генетическая взаимосвязь. Обращается внимание на историю развития региона. В зависимости от наличия фактических материалов эти характеристики могут быть развернутыми или краткими.
Часть 2. Методы исследований. Если использовались новые и оригинальные методы, то их подробно освещают в отчете. В противном случае дается ссылка на использованные методики анализов.
Часть 3. Глава 1. Характеристика ПТК. В зависимости от наличия фактических данных этот раздел может быть кратким или подробным.
Глава 2,3,4 Излагается оценка ПТК: состояние, деградация, сведения об антропогенной изменчивости и загрязнении.
Заключение (или выводы). Делается анализ полученных результатов изысканий.
Далее следуют разделы «Литература» и «Приложения».