841

При увеличении доли Fe-пигмента значения а* и b*, характеризующие цвет железисто-глинистых эталонов, возрастают. Увеличение концентрации гематита приводит к росту красноты а*, а желтизна b* возрастает незначительно тогда как, нарастание доли гетита в эталонной смеси приводит к одновременному увеличению и красноты, и желтизны.

Большинство точек на рисунке 24, характеризующие цвет исследуемых аллювиальных почв, находятся в области одинаково далеко расположенной от линий, характеризующих цвет гетита и гематита. Такой результат можно трактовать по-разному, например, как совместное влияние на цветовой тон гетита и гематита. Это относится к горизонтам AYpa (разр. 33, В. Мулянка), G (разр. 51, Обва) и др. В горизонтах G (разр. 41) и С5g (разр. 43) поймы р. Камы преобладающий Fe-пигмент представлен Mn-фероксигитом. Фероксигит по цветовому тону занимает промежуточное положение между гематитом и гетитом, что и определяет положение образцов 2, 5, 7 и 11 в координатах а* ~ b* (рисунок 24).

Оптические свойства почв, обработанные Н2О2 и выраженные в координатах a* и Light, являются более информативными (рисунок 24).

Они слабо зависят друг от друга: коэффициент корреляции между а* и Light отрицательный (r = -0,55). Известно, что суммарная информативность выше у независимых признаков, чем у взаимосвязанных [208]. Образцы почв разной степени гидроморфизма различаются по характеру прироста красноты а* после обработки Н2О2: а*>0 или а*<0 и зависимостью а* (прямая или обратная) от степени осветления (Light) обработанных Н2О2 почв в зависимости от проявления гидроморфизма в профиле.

161

Рисунок 25. Соотношение прироста красноты и осветления аллювиальных почв Среднего Предуралья после обработки Н2О2:

А – неоглеенные, В – оглеенные, С – органогенные; 1-11 – номера образцов почв указаны в таблице 17

162

На рисунке 25 хорошо различаются две группы точек. Верхняя группа представлена образцами почв 1-4, в которых, по мере окисления гумуса, возрастает степень красноцветности остатка ( а* > 0), что связано с увеличением, после обработки Н2О2, вклада красных железосодержащих пигментов – гематита и/или фероксигита. Это подтверждается прямой зависимостью между а* и Light. На нижней части рисунка 21 представлена группа глееватых, глеевых (образцы 6-9) и органогенных (образцы 10-11) горизонтов. В них уменьшение красноты ( a* < 0) и обратная зависимость между а* и Light после окисления гумуса связаны с усилением влияния зеленых пигментов, в том числе грин раста. Именно этот гидроксид железа с зеленой окраской диагностируется зарубежными исследователями в почвах избыточного увлажнения [297]. Следовательно, обработка почв H2O2 в сочетании с системой оценки цвета CIE-L*a*b* повышает точность диагностики горизонтов аллювиальных почв, испытывающих влияние гидроморфизма.

4.2. Оксидогенез и гидроморфизм почв

Состояние оксидов и гидроксидов железа и марганца в почвах характеризует почвенные процессы, в определенной степени связанные с гидроморфизмом, в том числе оксидогенез, оглеение, торфообразование, конкрециеобразование.

Оксидогенез железа и марганца – рассматривается здесь как «процесс-результат» [223]. Анализ данных таблицы 18, позволяет обобщить ряд частных выводов, изложенных выше, при характеристике оксидогенеза.

Различия горизонтов по показателям оксидогенеза заключаются в следующем. В минеральных горизонтах с признаками оглеения содержание несиликатного (FeДИТ) и аморфного (FeОКС) железа выше, чем в неоглеенных (таблица 18).

163

В оглеенных горизонтах также выше содержание Mn в дитионитовой и оксалатной вытяжках. Содержание окристаллизованного железа (FeОКРИСТ) в оглеенных горизонтах ниже, так как в процессе восстановления происходит частичное разрушение гематита и гетита. Критерий гидроксидогенеза (FeОКС/FeДИТ) имеет наиболее высокие значения в органогенных и оглеенных горизонтах.

Горизонты с признаками гидроморфизма отличаются более низкой краснотой a* и значением показателя красноцветности R(Lab).

Магнитная восприимчивость горизонтов с признаками гидроморфизма намного ниже, чем в неоглеенных горизонтах.

Наиболее интенсивно оксидогенез развит в конкрециях. Состояние железа в них характеризуется высоким содержанием сильноокристаллизованных форм и более высокой, по сравнению с матрицей почвы, степенью развития оксидогенеза FeДИТ/FeВАЛ. В конкрециях содержание дитиониторастворимого марганца высокое.

Таким образом, оксидогенез железа и марганца в аллювиальных почвах– современный почвообразовательный процесс, который тесно связан с гидроморфизмом и восстановительной фазой процесса оглеения аллювиальных почв.

165

ГЛАВА 5. ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ И ОКСИДОГЕНЕЗ В ПОЧВАХ ПОЙМ РЕК КАМЫ, ОБВЫ

ИВЕРХНЕЙ МУЛЯНКИ

5.1.Природно-техногенное загрязнение почв тяжелыми металлами и мышьяком

Валовое содержание в почвах тяжелых металлов и мышьяка. Концентрация тяжелых металлов в аллювиальных почвах Среднего Предуралья определяется тремя основными факторами: особенностями химического состава аллювия; свойствами, составом и режимами почв; степенью техногенной нагрузки на речные долины.

Содержание тяжелых металлов (Zn, Cr, Ni, Cu, Sr, Zr, Rb, Y, Ga) и As определено в лаборатории химии почв Почвенного института имени В.В. Докучаева на приборе Tefa6111 – методом количественного спектрального рентгенфлуоресцентного анализа (аналитик А.В. Савичев).

Оценка содержания ТМ в почвах проведена по ОДК [61, 62], ПДК [60], кларку почв [33, 269]. Содержание ТМ в зональных почвах Среднего Предуралья приводится по данным анализа почв реперных участков ГЦАС «Пермский» [229]. В качестве регионального фона принята медиана содержания тяжелых металлов для 1730 точек опробования из горизонта А1 почв Пермского края [128].

Элементный состав аллювия. Повышенное, относи-

тельно кларка, содержание Cr, Ni, Cu, Zn – одна из генетических особенностей химического состава коренных пород пермской геологической системы и почв восточной окраины Русской равнины [52, 122, 128, 255, 256]. В результате выветривания горных пород и минералов, развития эрозионных процессов в долинах рек тяжелые металлы в составе твердой фазы в период паводка, а также вместе с грунтовыми водами в ионной форме поступают в аллювиальные почвы и вовле-

166

каются в биогеохимический круговорот пойменных экосистем. Так, в пойме р. Обвы отношение валового содержания химического элемента в наилке к содержанию в горизонте

AY (разр. 53) составляет: Mn (2,1), Zn (1,6), Cu (1,2), Ni (1,1)

и As (1,2) (таблица 19). Величина этих коэффициентов характеризует интенсивность проявления твердофазного гидрогенного загрязнения почв пойм.

Для анализа накопления ТМ были рассчитаны величины средневзвешенного профильного содержания ТМ, что позволяет учитывать синлитогенный генезис аллювиальных почв (таблица 19). Коэффициенты среднепрофильной концентра-

ции ТМ и As, по отношению к кларку (КК), в почвах поймы

р. Обвы составляют ряд: Cu2,4 > Cr2,4 > Ni1,6 > Zn1,5 > As1,1. В почвах поймы р. Камы ряд накопления элементов, в соответ-

ствии с КК, следующий: Mn1,9 > Cr1,9 > Cu1,8 > As1,5 > Zn1,4 > Ni1,3. Наиболее высокие коэффициенты концентрации ТМ и

As характерны для почв поймы р. В. Мулянки: Cu2,9 > Cr2,7 > Ni2,2 > As1,5. В отдельных горизонтах почв пойм концентра-

ция ТМ относительно кларка еще выше. Содержание Sr в почвах поймы р. В. Мулянки превышает кларк в 1,6 раз и более, что значительно выше, чем в почвах пойм рек Обвы и Камы. Техногенными источниками Sr и других ТМ в почвах поймы р. В. Мулянки могут быть попутные воды Лобановского нефтяного месторождения [25, 127, 220] и выбросы нефтеперерабатывающих предприятий Осенцовского промышленного узла [261]. Содержание Rb, Ga, Y и Zr в почвах пойм рек Среднего Предуралья ниже кларка, что также характеризует геохимические особенности горных пород и почв региона (таблица 19).

Содержание ТМ в изученных почвах в несколько раз превышает уровень их концентрации (КЗОН) в почвах водо-

разделов южной тайги Среднего Предуралья: As (14-27), Сu

(2,0-3,5,) Zn (1,1-2,1) (таблица 19).

167

Таблица 19. Валовое содержание тяжелых металлов и мышьяка в аллювиальных почвах Среднего Предуралья, мг/кг

Продолжение таблицы 19

169

Продолжение таблицы 19

170