Факторы образования почвенных аномалий. Рельеф

2. Факторы образования почвенных аномалий. Рельеф

абиотическая рельеф почвенная геохимическая

Являясь неотъемлемой частью регуляторной системы организмов, микроэлементы имеют важное экологическое значение. Распределение элементов на поверхности суши очень неравномерно. Неоднородность микроэлементарного состава почвенного покрова планеты заложена задолго до его образования благодаря дифференциации элементов по минералам носителям. Даже в пределах одной минералого-геохимической провинции содержание меди в обломочном кварце и глинистых минералах различается в 10-20 раз, а цинка - в 100 раз и более. Разные соотношения обломочного кварца и высокодисперсных частиц, складывающиеся в процессе переотложения продуктов выветривания, определяют геохимическую неоднородность почвообразующих пород. Ее дальнейшему углублению способствуют процессы почвообразования.

В результате почвообразования образуется почва, которая при хорошей сформированности состоит из ряда слоев - горизонтов, подразделяющихся в свою очередь на подгоризонты. Верхний горизонт А обычно является наиболее гуминовым, но содержание органических веществ неуклонно уменьшается по направлению к нижним горизонтам профиля. Материал выщелачивается из горизонта А, который называется элювиальным вследствие удаления растворимых солей и коллоидного материала. Этот материал отлагается в иллювиальном горизонте В. Горизонт С образуется в результате эрозии материнских пород. Этот процесс называется полигенезом.

Подгоризонты получили обозначения соответственно А₀, А₁ А₂, В₁, В₂ и т. д., и их классификация представляется достаточно сложной. Но так как в персонал поисковой партии редко включают почвоведов, то в геохимическом исследовании при классификации горизонтов следуют простому подходу, используя только три основных горизонта (т. е. А, В и С). Такая упрощенная классификация объясняется тем, что часто не хватает времени для тщательного предварительного изучения почв, которое подтвердило бы наличие более трех горизонтов.

Почва – это весьма специфический компонент биосферы, поскольку она не только геохимически аккумулирует компоненты загрязнений, но и выступает как природный буфер, контролирующий перенос химических элементов и соединений в атмосферу, гидросферу и живое вещество. Микроэлементы, поступающие из различных источников, попадают в конечном итоге на поверхность почвы, и их дальнейшая судьба зависит от ее химических и физических свойств. Хотя химия веществ, загрязняющих почву, была в последнее время предметом большого числа исследований, наши знания о поведении микроэлементов-загрязнений еще далеки от совершенства. Продолжительность пребывания загрязняющих компонентов в почвах гораздо больше, чем в других частях биосферы, и загрязнение почв, особенно тяжелыми металлами, по-видимому, практически вечно. Металлы, накапливающиеся в почвах, медленно удаляются при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии и дефляции. Первый период полуудаления (т. е. удаления половины от начальной концентрации) тяжелых металлов, по расчетам Иимуры и др., для почв в условиях лизиметра сильно варьирует: для Zn – от 70 до 510 лет, для Cd – от 13 до 1100 лет, для Сu – от 310 до 1500 лет и для Рb – от 740 до 5900 лет.

Рис. 1. Схематическое изображение почвенных профилей. а — характерные почвенные профили; б — климатические вариации. Ао—В — почва, образованная механическими, химическими и органическими процессами: Ао — частично разложившиеся органические остатки; А₁ — гумус, зона органического накопления, имеет темную окраску; Аз — зона выщелачивания, имеет светлую окраску; В — зона накопления, коричневая до красно-бурой, плотная; С — зона эрозии коренных пород и структуры остаточных коренных пород; D — коренная порода.

Баланс привноса – выноса металлов в почвах показал, что концентрации микроэлементов в поверхностном слое почв в глобальном масштабе, по-видимому, возрастают с расширением индустриальной и сельскохозяйственной деятельности. Есть признаки того, что поверхностный слой почв, вероятно, подвергается как локальному загрязнению, так и региональному переносу загрязнений. Первес [634] указывает, что степень зараженности почв в городах сейчас настолько велика, что можно идентифицировать большинство проб почв как городские или сельские по содержанию в них нескольких микроэлементов, известных как главные компоненты загрязнения в городской среде.

Рис. 2. Воздействие климата на почвенную зональность (а) и роль органического материала в образовании почв в соотношении с климатом (б). Границы а и б совпадают.

Региональное загрязнение почв, как указывается в большинстве публикаций, происходит главным образом в промышленных районах и в центрах крупных населенных пунктов. Наиболее важными источниками микроэлементов здесь являются предприятия, транспорт и коммунальные сточные воды. Однако из-за воздушного переноса на большие расстояния микроэлементов-загрязнений, особенно тех, которые образуют летучие соединения (например, As, Se, Sb, Hg), стало трудно определять природный фоновый уровень некоторых микроэлементов в почвах.

В дополнение к воздушным источникам микроэлементов следует также отметить поступление последних в почвы с удобрениями, пестицидами и при орошении. Важным источником загрязнения почв в некоторых промышленных районах могут быть отвалы металлургических заводов и рудников за счет мобилизации и переноса тяжелых металлов просачивающейся через них водой или разноса пыли ветром. Влияние орошения сточными водами на состав почв вызывает особенно серьезное беспокойство, оно было предметом большого числа исследований и многих законодательных мер. Рекомендуемые стандарты и инструкции по предотвращению накопления микроэлементов при орошении полей стоками находятся еще в стадии разработки и обсуждения. Есть участки почв, на которых предельные уровни уже превышены – в огородах, фруктовых садах и других местах – за счет загрязнения от промышленных источников или обильного и многократного орошения сточными водами. Высокое содержание тяжелых металлов в стоках – наиболее важное препятствие для использования последних в сельском хозяйстве.

Рельеф создает микроклимат и вызывает значительные различия в развитии профилей. Наиболее крутые склоны образуют более поверхностные почвы и меньшую профильную дифференциацию. Подвижные элементы быстро выщелачиваются с верхних слоев почвы и вновь осаждаются в нижней части склона на площадях с более пологим рельефом. Известь часто отлагается в таких районах и придает почве более высокую кислотность (рН) в нижней части склона. Плохо дренированные почвы в районах с низким рельефом обычно имеют более высокое содержание органических веществ, чем дренированные участки ландшафта. Именно здесь образуются торфяные болота.