Радиоэкологические особенности почвенно-растительного покрова долины реки Мзымта Сочинского Черноморского побережья

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВНИИ цветоводства и субтропических культур

ООО ЭкоГеоЛит

Радиоэкологические особенности почвенно-растительного покрова долины реки Мзымта Сочинского Черноморского побережья

Захарихина Л.В., Литвиненко Ю.С.

Аннотация

Изучение общих радиоэкологических особенностей почвенно-растительного покрова долины реки Мзымта Сочинского Черноморского побережья (района местоположения новых автомобильных трасс и железнодорожных путей Олимпийской стройки 2014 г.) позволило выявить в среднем течении реки природный щелочной геохимический барьер, обусловленный сменой горных пород территории: нейтральных аргиллитов и алевролитов на щелочные карбонатные. При перемене среды на щелочную с соответствующим осаждением химических элементов (в том числе радиоактивных) из природных растворов (установлено снижение содержаний элементов в водах реки) происходит сорбция Th и U почвами и растениями. В региональных условиях на геохимическом барьере более интенсивная сорбция почвами установлена для U относительно Th, для мхов характерна обратная тенденция. Геохимический барьер является перспективным объектом для слежения за возможными изменениями почвенно-растительного покрова при возрастающей техногенной нагрузке. В целом для территории установлен устойчивый качественный, относительно богатый (в сравнении с кларками) геохимический состав почв и растений в пределах всей долины реки от истоков до ее приустьевой части. Явных гео- и радиохимических аномалий, связанных с условиями техногенеза в почвенно-растительном покрове долины, не выявлено. Уровень мощности экспозиционной дозы гамма-излучения (МЭД) у поверхности Земли (в среднем 20-27 мкР/ч на горной территории и 9-17 мкР/ч на выположенной части) уступает естественному уровню этого показателя для открытых горных территорий средней полосы России. С учетом названных региональных особенностей можно выделить два фактора формирования гео- и радиохимических характеристик почвенно-растительного покрова территории. Первый - известное геохимическое богатство горных пород субтропиков Черноморского побережья, которое отражается в составе почв и растений (повышенные кларки концентраций для них большинства химических элементов). Второй - отсутствие на территории курортной инфраструктуры и небольших населенных пунктов долины реки индустриальных объектов техногенеза, могущих существенно изменить состав почв и растений, формирующихся в данном случае под влиянием более сильного природного фактора.

Ключевые слова: радиоэкология, торий и уран, аллювиальные почвы и растения, экспозиционная доза гамма-излучения у поверхности земли

Введение

В соответствии с картой радиационного загрязнения России территория г. Большой Сочи входит в район с повышенной радиационной опасностью за счет распространения здесь горных пород (битуминозные сланцы, тёмно-синие аргиллиты, алевролиты), богатых широким спектром химических элементов, в том числе радиоактивных. Закладка при строительстве олимпийских объектов в г. Сочи новых тоннелей дороги Адлер - Красная поляна (долина р. Мзымта) сопровождалась дополнительным вовлечением в миграционные природные процессы химических, в том числе радиоактивных элементов, поступающих в компоненты среды из вскрываемых подземными выработками глубинных горных пород. Сегодня, по прошествии ряда лет после завершения строительства необходима оценка возможных изменений радиоэкологической ситуации природных сред долины р. Мзымта при увеличившейся техногенной нагрузке.

Объекты и методы исследований

Изучен почвенно-растительный покров долины реки Мзымта от истоков водотока до его устья. Река Мзымта - самая крупная река Главного Кавказского хребта, берет свое начало из небольшого озера на высоте 2440 м и впадает в Черное море в Адлерском районе г. Сочи [1]. Длина реки - 89,7 км, площадь водосбора - 885 км2. Основными притоками являются река Ачипсе и ее приток Лаура, а также реки: Пслух, Чвижепсе, Кепша, Тихая. Все перечисленные крупные притоки, за исключением р. Тихая, впадают в Мзымту с правого берега. Русло реки извилистое, слаборазветвленное, берегами служат уступы террас высотой до 10 м. Долина в верховьях реки V-образная. Крутизна склонов - 30-35 °, местами увеличивается до 40-50 °. При выходе на Адлерскую низменность р. Мзымта течет по широкой, хорошо разработанной долине с невысокими уклонами.

Для характеристики почв долины р. Мзымта была выполнена их диагностика в соответствии с Классификацией почв России 2008 г. [2]. Исследованы, преимущественно, аллювиальные гумусовые (дерновые) почвы пойменной поверхности р. Мзымта. В ее верхнем течении, где долина имеет V-образный характер, изучены также зональные почвы (буроземы типичные сильно скелетные) крутых (до 25-30 °) склоновых поверхностей высоких террас реки.

Внутри ключевых участков (далее к. у.) описание и опробование почв проводилось по нескольким точкам наблюдений: в верховьях реки (к. у. 1-3) - от поймы до склоновых поверхностей высоких террас реки (по 5 точек); в среднем и нижнем течении водотока (к. у. 5-7) - от низкой поймы реки до ее (поймы) высокого уровня (по 3 точкам). Опробование верхних органоминеральных горизонтов почв в каждой точке наблюдений выполнялось методом конверта: с пяти проб, отобранных в точке наблюдений этим методом, для аналитических исследований формировалась одна усредненная проба. В пределах к. у. по точкам выполнялись опробования мхов и измерения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения над поверхностью земли (рис. 1). МЭД гамма-излучения измерялась на высоте 0.1 м над поверхностью Земли дозиметром ДРГ-01Т1, проходившим регулярную ежегодную поверку. В каждой точке наблюдений производилось от 5 до 8 замеров с последующим осреднением.

С учетом геологических условий местности [3] и расположения основных техногенных объектов, являющихся потенциальными источниками загрязнения почв, ключевые участки по исследованию почв и замеру мощности экспозиционной дозы гамма-излучения над поверхностью земли заложены на следующих участках долины реки.

Точка Мз 1а расположена в самом верховье р. Мзымта в 5 км от истока, ниже выхода реки из оз. Кардывач, на территории Кавказского государственного природного биосферного заповедника (КГПБЗ) (рис. 1). Высота створа - 1820 м.

Точка Мз 1 расположена в 12.5 км ниже по течению от точки Мз 1а, на границе Кавказского государственного природного биосферного заповедника (КГПБЗ), на удалении от всех техногенных источников загрязнения и известных геохимических аномалий радиоактивных элементов (рис. 1). Высота створа - около 1300 м.

Точка Мз 2 находится в 16 км ниже по течению от точки Мз 1, выше по течению от крупного потенциального источника загрязнения - горно-рекреационного и спортивно-туристического комплекса Красная Поляна (рис. 1). В последние годы на левобережье р. Мзымта в интервале между точками Мз 1 и Мз 2 ведется активное строительство новых туристических баз и горнолыжных курортов. Высота створа - 680 м.

Точка Мз 3 находится в 15.5 км ниже по реке от точки Мз 2, непосредственно ниже по течению от комплекса Красная Поляна, населенного пункта Эстосадок и впадения правого притока Бешенка (рис. 1). Высота створа - 360 м.

Точка Мз 5 расположена в 13.5 км ниже точки Мз 3, в предгорной части реки, ниже по течению от крупных правобережных притоков Чвижепсе и Кепша и одноименных им населенных пунктов (рис. 1). Между точками Мз 3 и Мз 5 непосредственно вдоль берегов реки проходят автомобильные трассы и железнодорожные пути из Адлера в Красную Поляну. Высота створа - 190 м.

Рис. 1. Карта-схема объектов исследований

1 - ключевые участки; 2-3 - значения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения у поверхности Земли: над чертой - размах значений, под чертой - средние показатели для территории поймы (2) и склона (3), соответственно.

Точка Мз 6 расположена в 8 км ниже точки Мз 5, где р. Мзымта протекает по сильно расчлененной приморской равнине (рис. 1). Как и в предыдущем интервале, непосредственно вдоль берегов реки проходят автомобильные трассы и железнодорожные пути. Высота створа - 110 м.

Точка Мз 7 находится в 14 км ниже точки Мз 6 и в 5 км выше устья р. Мзымта на окраине Адлера, в районе частного сектора (Молдовка) (рис. 1). В интервале между точками Мз 6 и Мз 7 вдоль реки проходят автомобильные трассы и железнодорожные пути Адлер - Красная Поляна, на правом и левом берегах располагаются мелкие населенные пункты. Высота створа - около 30 м.

Согласно геологической карте [3], по составу почвообразующих пород, слагающих долину р. Мзымта, выделяется четыре основных интервала: от истоков до точки Мз 1а (рис. 1) река размывает юрские габбро-диориты и граниты; от точки Мз 1а до точки Мз 3 река течет, в основном, по терригенным (обломочным) породам, представленным юрскими аргиллитами с прослоями алевролитов, песчаников, сидеритов с конкрециями пиритов; от точки Мз 3 до отметки реки в 5 км ниже точки Мз 5 русло проходит поперек залегания осадочных пород, представленных: в интервале до точки Мз 5 меловыми пестроцветными аргиллитами с прослоями песчаников, алевролитов, мергелями с прослоями известняков, известняками с прослоями мергелей; ниже точки Мз 5 - юрскими известняками с прослоями гравелитов и песчаников; от отметки реки в 5 км ниже точки Мз 5 до ее устья в основании современных аллювиальных отложений залегают палеогеновые и неогеновые глины, мергелистые глины с алевролитами, песчаниками, редко - меловые известняки и мергели.

Для сравнения количественных характеристик Th и U в исследуемых почвах и растениях долины р. Мзымта относительно общего распространения этих элементов в глобальном масштабе (кларков) рассчитаны их кларки концентрации (Кк) как отношение валовых содержаний элементов (С) к кларкам (К): Кк=С/К. В качестве кларков принята общая распространенность химических элементов в почвах и живой массе растений континентов [4]. При интерпретации результатов используется традиционно применяемая в геохимии терминология: Кк >1 - избыточные элементы, Кк <1 - дефицитные химические элементы.

Местные геохимические фоны (Сф) Th и U в почвах долины р. Мзымта рассчитаны как средние арифметические значения содержаний элементов в пробах, отобранных в точке Мз 1, расположенной на удалении от всех источников возможного загрязнения. Способ расчета учитывал небольшой размах значений Сф этих элементов.

Для выявления связей Th и U с другими химическими элементами, позволяющих оценить особенности формирования геохимического состава почв и растений и сделать выводы об источнике поступления в среду конкретного элемента, изучен валовый состав почв и растений по широкому (69 элементов) спектру химических элементов с применением количественного ICP анализа. Выполнены расчеты коэффициентов корреляции между поведением Th и U и других химических элементов в почвах и растениях долины реки от ее верховий до приустьевой части. Эколого-геохимическое состояние почв и растений по содержанию Th и U оценивалось в каждой точке пробоотбора по коэффициенту концентрации Ксi элемента в среде, равному отношению его фактического содержания в точке наблюдения (Сi) к местному фону (Сфi) [5]. С целью установления состояния почв и растений по всему спектру химических элементов, определяемых методом количественного анализа ICP, выполнено определение уровня загрязнения почв относительно местного геохимического фона с использованием методики Ю.Е. Сает и Н.Г. Гуляевой [5, 6]. В каждой точке отбора почв и растений рассчитаны коэффициенты концентрации химических элементов по формуле:

Кс = Ci/Cфi,

где Ci - содержание i-го элемента в почве, Сфi - фоновое содержание этого элемента в почве.

На основе рассчитанных значений Кс выполнен расчет суммарного показателя загрязнения Zс по формуле [6]:

Zс = УКс- (n - 1),

где n - число учитываемых загрязняющих веществ.

Ориентировочная оценочная шкала опасности загрязнения почв по суммарному показателю загрязнения Zс имеет следующие категории: допустимая - менее 16, умеренно-опасная - 16-32, опасная - 32-128 и чрезвычайно опасная - более 128 [6]. Допустимые валовые концентрации (ПДК, ОДК) рассматриваемых элементов в почвах составляют в мг/кг: Mn - 1500 (ПДК), Ni - 40 (ОДК), Cu - 66 (ОДК), Zn - 110 (ОДК), Sb - 4.5 (ПДК), V - 150 (ПДК), As - 2 (ПДК) и 5 (ОДК), Pb - 32 (ПДК) и 65 (ОДК), Cd - 1.0 (ОДК) (ГН 2.1.7.2041-06, ГН 2.1.7. 2511-09) [7].

Результаты исследований и их обсуждение

Общая эколого-геохимическая характеристика почв долины р. Мзымта

Сравнительный анализ особенностей элементного состава почв долины реки Мзымта с общей распространенностью элементов в почвах континентов (кларки для почв) [4] выявил следующие региональные закономерности почвенного покрова характеризуемой территории (табл. 1).

Таблица 1. Распространенность химических элементов в почвах континентов (К - кларк по [4]) и почв долины р. Мзымта, в мг/кг

Примечание. Содержание Rh, Pd, Ag, Te, Re, Ir, Pt, Au во всех пробах ниже предела обнаружения метода: < 0.01, 0.01, 0.01, 0.2, 0.0009, 0.01, 0.05, 0.05, соответственно.

Относительно общей распространенности химических элементов в почвах континентов валовые содержания большинства из них (в среднем 40 из 51) в почвах всей долины реки выше кларковых значений или близки к ним (Кк ? 1) (табл. 2). Спектры избыточных и дефицитных элементов для почв района, имеющих величины кларков концентраций соответственно выше и ниже единицы, фактически не меняются на протяжении всей долины реки.

В группу химических элементов, имеющих максимальные Кк (> 2) в почвах всех исследованных к. у., входят: Li, Na, Mg, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, As, Sb, Cs, Bi. Приведенный спектр элементов условно можно назвать «смешанным». В его состав входят как элементы типоморфные для горных пород среднего и основного составов (содержащиеся в них в повышенных концентрациях относительно кислых пород): Mg, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, As, так и кислого состава: Li, Na, Sb, Cs, Bi. Обращает на себя внимание еще более стабильный, не меняющийся на всем протяжении долины реки спектр дефицитных для почв элементов, включающий в той или иной степени всю группу редкоземельных элементов и по отдельным к. у. дополнительно - Ba.

Таблица 2. Геохимические формулы для почв долины р. Мзымта

Устойчивый элементный качественный состав почв, отсутствие в них выраженных геохимических аномалий свидетельствуют о том, что ведущим фактором формирования геохимических особенностей почв является состав горных пород. Даже на участках долины реки с существенной техногенной нагрузкой: ниже по течению от комплекса Красная Поляна (к. у. Мз 3); ниже правобережных притоков Чвижепсе и Кепша и одноименных им населенных пунктов (к. у. Мз 5) и на окраине г. Адлера, в районе частного сектора (Молдовка) (Мз 7) ни качественный, ни количественный состав химических элементов с повышенными содержаниями не меняется.

Относительно более богатый элементный состав почв в районе к. у. Мз 2, расположенном выше всех основных объектов техногенеза, также свидетельствует в пользу этого вывода (рис. 2). В почвах названного участка повышено содержание большого спектра элементов, в наибольшей степени: Mn, Cu и As. При этом данная закономерность характерна не только для аллювиальных почв, могущих испытывать фактор техногенеза от вновь строящихся горнолыжных курортов на левобережье реки (рис. 2а). Повышенное содержание названных элементов установлено также для буроземов типичных сильно скелетных, развитых на крутых склонах высоких террас реки, где фактор техногенной нагрузки маловероятен (рис. 2б). геохимический горный порода почва

Рис. 2. Клаки концентраций избыточных химических элементов долины р. Мзымта для аллювиальных почв (а) и буроземов типичных (б)

Богатый элементный состав почв в районе к. у. Мз 2 обусловливает генезис горных пород участка. Как указано выше, это единственное место долины реки, где развиты терригенные (обломочные) аргиллиты. Существенно раздробленные (за счет высокой крутизны склонов - до 35-40 0) аргиллиты, залегающие, как показало морфологическое описание почв, фактически с поверхности, определяют относительное богатство элементами почв этой территории.

Подтверждают отсутствие техногенного загрязнения почв долины р. Мзымта показатели их суммарного загрязнения (Zс), имеющие по всей долине крайне низкие для территории с антропогенной нагрузкой величины, соответствующие допустимому уровню загрязнения почв (Zс - менее 16) (табл. 1, последняя строка).

При этом оценка содержания ряда элементов, для которых разработаны нормативы, относительно установленных ПДК и ОДК дополнительно свидетельствует об общем повышенном региональном геохимическом фоне почв изученного района. За исключением Cd, Sb и Pb, по всем элементам установлено превышение нормативов ПДК и ОДК. Наиболее высокие величины долей ПДК и ОДК характерны для As (до 30ПДК и 12ОДК). Данная особенность, разумеется, обусловлена повышенным региональным фоном названного элемента в почвах.

В целом отсутствие геохимических техногенных аномалий в почвах долины реки следует связывать с двумя факторами. Первый - природный, это известное геохимическое богатство региональных горных пород, которое отражается в составе почв района. Второй - отсутствие на территории курортной инфраструктуры и небольших населенных пунктов индустриальных объектов техногенеза, могущих существенно изменить состав почв, формирующихся под влиянием в данном случае более сильного природного фактора.

Th и U в почвах долины р. Мзымта

Содержание Th в почвах долины р. Мзымта близко к кларковым значениям, средний Кк элемента составляет 0.96. Содержание U, в сравнении с общей распространенностью элемента в почвах континентов, несколько ниже, средний Кк имеет значение 0.62 единицы. Явных геохимических аномалий Th и U ни в одной из точек наблюдений не установлено. Изменение содержания радиоактивных элементов в почвах долины от верховий реки до ее приустьевой части можно проследить по графикам коэффициентов концентраций (Кс) элементов, учитывающим вариации Th и U в почвах каждого ключевого участка (Сi) относительно фоновых показателей (Сф), принятых по к. у. Мз 1 (рис. 3).

Рис. 3. Коэффициенты концентрации (Кс) Th и U их Th/U отношение для аллювиальных почв долины реки Мзымта (а) и растений (б) в сравнении с аналогичными показателями для поверхностных вод реки (в)

В почвах долины реки в ее верхнем течении (к. у. Мз1 - Мз3) наблюдается рост содержания Th относительно фоновых характеристик на к. у. Мз 2 и фактически отсутствие изменений содержания U. Относительно повышенное содержание тория объяснимо в целом богатым элементным составом почв на этом участке, обусловленным генезисом горных пород, сложенных терригенными (обломочными) аргиллитами (см предыдущий раздел). Отсутствие роста содержания U в почвах на данном к. у., вероятно, связано со значительно более высоким значением коэффициента его водной миграции (Кх=3,1) относительно Th (Кх=0,07) [8, 9]. Высокая подвижность элемента в данном случае не позволяет накопиться ему в почвах. В связи с этим характер изменений значений Th/U отношения в почвах верховий реки обусловлено, главным образом, изменениями содержания Th.

В среднем течении реки в пределах к. у. Мз 5 и Мз 6 наблюдается рост Кс в почвах как для Th, так и для U. Данная ситуация обусловлена сменой геологических условий на этом участке. В верховьях реки до к. у. Мз 3 река течет, в основном, по породам, представленным юрскими аргиллитами, с прослоями алевролитов, песчаников, сидеритов с конкрециями пиритов. От к. у. Мз 3 до отметки реки в 5 км ниже точки Мз 5 река размывает осадочные породы, представленные: меловыми пестроцветными аргиллитами с прослоями песчаников, алевролитов, мергелями с прослоями известняков, известняками с прослоями мергелей. Смена пород на этом участке долины создаёт здесь геохимический барьер, границей которого является верхний передел распространения карбонатных пород (известняки, мергели). Последние формируют смену нейтральной среды на щелочную и создают тем самым благоприятную обстановку для осаждения химических элементов из водных растворов (поверхностные, грунтовые воды) и дальнейшую сорбцию их органическим веществом почв.

На наличие геохимического барьера в среднем течении указывают аналогичные графики коэффициентов концентраций Th и U для вод реки (рис. 3 б). На к. у. Мз 5 и Мз 6 в них отмечается, напротив, падение обсуждаемых показателей. Это происходит за счет смены нейтральной среды на щелочную, обусловливающей осаждение элементов из растворов и дальнейшую сорбцию их почвами.

Накопление U в почвах происходит несколько интенсивнее, Кс его выше, чем аналогичный показатель для Th (рис. 3 а). По-видимому, эта закономерность объясняется разной геохимией элементов. При отсутствии однозначной информации о приоритетности сорбции Th и U в почвах можно лишь констатировать, что в аллювиальных региональных почвах U из природных растворов сорбируется почвой интенсивнее, чем Th. Относительно высокие Кс U в сравнении с Кс Th на данном участке долины определяют соответствующее падение здесь показателя Th/U отношения.

Безусловно, повышение содержания радиоактивных элементов в почвах среднего течения реки не связано с техногенезом, а определено природным фактором, так как в приустьевой части долины реки (к. у. Мз 7), испытывающей максимальный техногенный прессинг, отмечается падение коэффициентов концентраций Th и U.

Мощность экспозиционной дозы гамма-излучения над поверхностью земли

Вариации мощности экспозиционной дозы (МЭД) гамма-излучения на высоте 0.1 м над поверхностью Земли в пределах долины реки Мзымта изучены в различных ландшафтных условиях (рис. 1). Массивы результатов замеров гамма-излучения разбиты по основным ландшафтным условиям расположения точек наблюдений: склон и пойма. Проверка закона распределения значений в полученных выборках по показателям описательной статистики (асимметричность, эксцесс и коэффициенты асимметричности Пирсона) показала, что во всех из них оно подчинено нормальному закону. В соответствии с этим были рассчитаны фоновые величины МЭД гамма-излучения для ландшафтов в пределах участков как средние арифметические значения рассматриваемых совокупностей данных. В связи с малыми расхождениями полученных фоновых величин МЭД для различных ландшафтных условий обследованных территорий проведена проверка значимости этих различий с помощью двухвыборочного t-критерия Стьюдента, учитывая близость дисперсий данных в сравниваемых выборках по F-критерию Фишера. Для долины реки установлены две наиболее общие закономерности статистически значимых вариаций гамма-излучения в различных ландшафтных условиях:

1) отмечается более высокий радиационный фон для пойменной поверхности относительно склонов; обусловлено это поступлением на территории пойм с обширных водосборных площадей вещества, обогащенного, в том числе и радиоактивными элементами;

2) относительно повышенный фон характерен для верховий реки, в горной части долины, где терригенные горные породы залегают ближе к поверхности, формируя более высокие показатели мощности экспозиционной дозы гамма-излучения.

Геохимия и радиогеохимия растительности

Сравнение элементного состава мхов долины р. Мзымта (табл. 3) с глобальными кларками живого вещества показывает достаточно богатый их элементный состав. Из 40 химических элементов, для которых есть данные о глобальных кларках, 36 имеют значения Кк существенно выше или близкие к единице (табл. 4). В сравнении с валовым содержанием элементов в почвах долины, где максимальные Кк для разных к. у. не превышают 3-5 единиц, растения обладают более богатым элементным составом. Кк группы элементов, включающей Cd, Ga, Fe, Al (для отдельных к. у. дополнительно: Hg, U, As, V, Cr), составляют величины от 10 до 90, т.е. максимальные Кк более чем на порядок превышают аналогичные показатели для почв.

Таблица 3. Распространенность химических элементов в живом веществе континентов (К - кларк по [4]) и содержание химических элементов для мхов долины р. Мзымта (к. у. Мз 1 - Мз 7) и вейника (Мз 7в) в мг/кг

Однако здесь необходимо учесть фактор известной повышенной сорбционной способности мхов относительно других высших растений. Так, представители рода вейников, опробованные вместе с мхами в нижнем течении реки, показали пониженное содержание относительно мхов по большинству элементов. Обращает на себя внимание вхождение в состав последних всей группы редкоземельных элементов, очевидно, активно сорбирующихся мхами из вод реки. К числу химических элементов, накапливающихся во мхах, следует отнести и радиоактивные элементы. На к. у. Мз 7 содержание Th и U в мхах относительно концентраций радиоактивных элементов в вейнике выше в 27 и 29 раз, соответственно.

Изменение содержания радиоактивных элементов во мхах долины от верховий реки до ее приустьевой части, аналогично почвам, прослежено по графикам коэффициентов концентраций элементов, учитывающих вариации Th и U в мхах каждого ключевого участка относительно фоновых показателей, принятых по к. у. Мз 1 (рис. 3 б).

Для мхов не наблюдается повышенных Кс на к. у. Мз 2, как для почв. В этой части долины вариация элементного состава пойменных растений относительно фона схожа с изменением состава вод реки. К среднему течению реки (Мз 5) отмечаются контрастные трансформации элементного состава мхов, связанные с наличием здесь геохимического барьера, обусловленного, как отмечено выше, сменой геологических условий. На к. у. Мз 5 ниже границы распространения карбонатных пород установлен резкий рост содержания Th и U во мхах. Радиоактивные элементы, осаждающиеся из раствора (отмечено падение их концентраций в водах реки (рис. 3 в)), сорбируются мхами. Накопление Th во мхах на этом участке происходит интенсивнее, чем U. Ниже по течению реки изменение показателей Кс для радиоактивных элементов очень близко к вариации аналогичных характеристик для речных вод. На к. у. Мз 6 содержание Th и U в растениях падает, а в зоне с максимальной техногенной нагрузкой (к. у. Мз 7) вновь растет. Th/U отношение по всей долине изменяется несущественно, с небольшим повышением в средней части реки за счет более активного сорбирования мхами Th в сравнении с U.

Таблица 4. Геохимические формулы для растений долины р. Мзымта

Заключение

В целом почвы и растения долины р. Мзымта характеризуются повышенным содержанием большинства химических элементов в сравнении с кларками для этих сред. Максимальные Кк для почв составляют значения 3-5, мхов - 10-90 единиц. Качественный состав избыточных и дефицитных элементов для почв и растений от верховий до приустьевой части долины фактически не меняется. Последнее обстоятельство, а также отсутствие выраженных геохимических аномалий на участках долины реки с техногенной нагрузкой, свидетельствуют о том, что ведущим фактором формирования геохимических особенностей почвенно-растительного покрова территории является состав горных пород района.

Содержание Th и U в почвах долины близко или несколько ниже кларковых значений. Во мхах пойменной поверхности реки при отсутствии данных о кларках Th для растений можно лишь констатировать повышенное содержание U c Кк около 10 единиц.

Анализ изменений содержания химических, в том числе радиоактивных, элементов в почвах и растениях каждого ключевого участка относительно фоновых показателей позволил выявить в среднем течении реки геохимический барьер. В предгорной части реки, ниже по течению от крупных правобережных притоков Чвижепсе и Кепша наблюдается рост Кс Th и U и общего показателя суммарного загрязнения (Zc) как для почв, так и для растений. Эта особенность обусловлена сменой геологических условий на этом участке долины. В верховьях река течет, в основном, по породам, представленным юрскими аргиллитами с прослоями алевролитов. От среднего течения водоток размывает осадочные карбонатные породы, формирующие в верхнем переделе своего распространения геохимический барьер и резкую смену среды на щелочную, что создает благоприятную обстановку для осаждения химических (в том числе радиоактивных) элементов из водных растворов (поверхностные, грунтовые воды) и дальнейшую сорбцию их органическим веществом почв и растениями. В водах реки здесь наблюдается, напротив, падение Кс Th и U за счет осаждения элементов из растворов. Геохимический барьер в среднем течении реки является оптимальным местом для выполнения комплексных наблюдений за общим эколого-геохимическим и радиоэкологическим состоянием почвенно-растительного покрова долины реки.

Работа выполнена при поддержке Гранта РФФИ и Краснодарского края № 19-45-230020 р_а.

Список использованных источников

Дрожжина К.В. Особенности природно-климатических условий бассейна реки Мзымта для целей рекреационной деятельности // Молодой ученый. - 2013, №5. - С. 196-198.

Классификация почв России // Составители: Л.Л. Шишов, В.Д. Тонконогов, И.И. Лебедева, М.И. Герасимова. - М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН. - 2008. - С. 57-61.

Государственная геологическая карта Российской федерации масштаба 1:200 000. Серия Кавказская. Лист К-37-V. Изд. 2-е / В.А. Лаврищев, Н.И. Пруцкий, В.М. Семенов и др. - СПб. - 2002.

Ярошевский А.А. Проблемы современной геохимии. - Новосибирск: НГУ. - 2004. - 194 с.

Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. и др. Геохимия окружающей среды. - М.: Недра. - 1990.

Гуляева Н.Г. Методические рекомендации, по эколого-геохимической оценке территорий при проведении многоцелевого геохимического картирования масштабов 1:1000000 и 1:200000. - М.: ИМГРЭ. - 2002. - 70 с.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) и ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почвах. ГН 2.1.7.2041-06, ГН 2.1.7. 2511 - 09.

Соловов А.П. Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых. - М.: Недра. - 1985. - С. 70.

Соловов А.П., Архипов А.Я., Бугров В.А. и др. Справочник по геохимическим поискам полезных ископаемых. - М.: Недра. - 1990. - 335 с.

Захарихина Л.В., Литвиненко Ю.С. Радиоэкологические особенности почвенно-растительного покрова долины реки Мзымта Сочинского Черноморского побережья // АгроЭкоИнфо. - 2019, №4.

Размещено на Allbest.ru