Экологическая оценка кислотности, загрязнения и водной миграции в условиях лесопарков Москвы и Петрозаводска тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.08, кандидат биологических наук Петухова, Анастасия Александровна

• Петухова, Анастасия Александровна
• кандидат биологических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Петухова, Анастасия Александровна

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава I. Методология изучения биогенной кислотности и ее взаимосвязи с почвенной в экосистемах тайги

1.1. Современная оценка кислотности в экосистемах тайги («кислотные дожди», биогенная кислотность, почвенная кислотность)

1.2. Формы почвенной кислотности

1.3. Биогенная кислотность как фактор адаптации таежной био-

ты

1.4. Движущие силы трансформации веществ в почвах таежных экосистем на примере соединений железа

1.4.1. Экологические функции водорастворимых органических веществ в экосистемах тайги

1.5. Оценка водной миграции веществ в почвах тайги

1.5.1. Превращения веществ и формы миграции соединений Бе и

81 при глееобразовании в почвах тайги

1.5.2. Разработка и применение метода сорбционных лизиметров

в почвенно-экологических исследованиях

Глава II. Объекты и методы исследований

2.1. Стационарные площадки в лесопарковой зоне мегаполиса Москвы (Лесная опытная дача РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева)

2.2. Стационарная площадка в лесопарке г. Петрозаводска

2.4. Методы диагностики состава водорастворимых органических веществ, ионов тяжелых металлов и соединений железа

Глава III. Изучение экологической взаимосвязи кислотности с про-

53

цессами трансформации веществ в подзолах тайги

3.1. Оценка кислотности и физико-химических свойств дерново-подзолов на двучленных отложениях

3.2. Динамика масштаба миграции ВОВ в почвах лесопарковых фаций

3.3. Масштаб и формы миграции тяжелых металлов в нарушенных и нативных подзолах на двучленах в лесопарках тайги

Глава IV. Новая методология оценки химического загрязнения лесопарковой экосистемы тайги ионами тяжелых металлов

4.1. Оценка загрязнения почв и фаций Лесной опытной дачи

Выводы

Библиографический список

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Экологическая оценка кислотности, загрязнения и водной миграции в условиях лесопарков Москвы и Петрозаводска»

ВВЕДЕНИЕ

Разработка ключевых проблем почвоведения неразрывно связана с изучением экологических функций почв, гумусовых веществ и их мобильных групп, кислотности, комплексообразования и загрязнения компонентов ландшафтов. Указанные вопросы актуальны и имеют важное научно-практическое значение. В их решении большой вклад внесли специалисты научных школ МГУ имени М.В. Ломоносова, РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, Почвенного института имени В.В. Докучаева, Санкт-Петербургского государственного университета, Института биологии Коми Республики (г. Сыктывкар), Института географии РАН и ряда других.

Вместе с тем некоторые из отмеченных положений остаются недостаточно изученными. В частности, генезис кислотности экосистем и ее взаимосвязь с водной миграцией веществ и химическим загрязнением почв. Если рассматривать почвы агроэкосистем, то оценка форм и методов диагностики кислотности выполнены полно и не вызывают сомнений. В нативных (лесных) экосистемах тайги роль биоты при диагностике кислотности охарактеризована недостаточно. В частности, применение такого искусственного реагента как водный раствор КС1 для оценки обменной кислотности (по ионам А13+) в лесных фациях не совсем удачно. В таежных фациях (почвах подзолистого типа, лесных подстилках, смывах с вегетативных органов хвойных пород, корневых выделениях) доминируют водорастворимые органические вещества (ВОВ) с кислотными, комплексообразующими и аллелопатическими свойствами. Здесь нейтральные соли (например, хлорида калия) отсутствуют, а вместо них важную и активную экологическую функцию выполняют компоненты ВОВ. Не случайно, научная школа В.Р. Вильямса - С.П. Яркова -И.С. Кауричева - А.Д. Фокина - А.И. Карпухина - И.М. Яшина (1904 - 2012) уделяет много внимания изучению органических веществ почвенных растворов, лизиметрических вод и почв разных биоклиматических зон. Методология исследования экологических функций компонентов ВОВ таежных ландшафтов основывается на приоритете полевых стационарных изысканий (учет

масштаба водной миграции ВОВ, оценка их кислотных свойств молекулярно-массового состава с помощью метода сорбционных лизиметров в таежных экосистемах), а также применении современных физико-химических методов - хроматографии, радиоактивных индикаторов и спектрофотометрии. Этими специалистами, в частности, было установлено, что мигрируемые в почвах подзолистого типа компоненты ВОВ имеют низкие значения молекулярных масс (менее 4500 - 6200 а.е.м.) и, как правило, не насыщены ионами металлов, то есть имеют много свободных функциональных групп. В этом и проявляются их кислотные свойства, как одна из функций адаптации таежной биоты. Учитывая их постоянную мобилизацию в раствор из сырых оторфо-ванных лесных подстилок, а также продуцирование в раствор простых органических кислот плесневыми микроскопическими грибами Mucor, Pénicillium, Aspergillus и др., можно глубже оценить роль ВОВ не только в кислотности, но и в миграции веществ, а также формировании гидрохимического состава грунтовых вод почв, родников и вод рек, озер, водохранилищ Европейского Севера.

Еще одна важная почвенно-экологическая проблема имеет непосредственное отношение к экологическим функциям ВОВ. Это химическое загрязнение экотоксикантами почвенного покрова и ландшафтов. Источниками экотоксикантов, например тяжелых металлов, могут быть не только промышленные объекты и транспорт, но и сами почвы, точнее - почвообразую-щие и подстилающие породы. При этом ВОВ в таежных ландшафтах осуществляют важные биогеохимические функции мобилизации, трансформации и миграции токсикантов.

Уточнению методологии расчета индекса суммарного загрязнения одной из фаций Лесной опытной дачи РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева (на основе фактических экспериментальных данных) посвящен один из разделов настоящей диссертационной работы.

Прежде чем перейти к изложению материала диссертации, хочу выразить признательность и благодарность моему научному руководителю докто-

5

ру биологических наук, профессору кафедры экологии РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева Яшину Ивану Михайловичу за консультации и методическую помощь в выполнении программы научно-исследовательской работы; профессорам кафедры экологии РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева - И.И. Васеневу, В.А. Черникову; докторанту кафедры экологии Сердюковой А.В., а также аспирантам Пескареву Александру и Грачеву Дмитрию, студентам-дипломникам кафедры экологии Наумовой Елене, Гусаиму Роману и Осыки-ну Михаилу, магистранту Ромашову Федору автор также благодарна за большую помощь при проведении полевых работ на стационарных площадках в 2010-2012 гг.

Актуальность Генезис кислотности обусловлен ионами водорода и алюминия (К.К. Гедройц, 1932; Г. Каппен, 1934; Г. Дайкухара, В.А. Чернов, 1947; С.Н. Алешин, 1951, 1957; В.В. Окорков, 2004). Высокая кислотность почв агроландшафтов негативно влияет на рост и развитие возделываемых культур. Однако в лесных экосистемах очень высокая кислотность создается самой таежной биотой и связана с эффективной мобилизацией в раствор элементов питания. Кислотный механизм адаптации таежной биоты к суровым условиям существования предложен и обоснован И.М. Яшиным, В.А. Черниковым, И.С. Кауричевым (1989, 1996); позднее он подтвержден и дополнен Н.В. Лукиной и В.В. Никоновым для северотаежных ландшафтов РФ (1993, 1995, 1996). Попадающие в экосистемы продукты антропогенеза (частицы пыли и сажи, содержащие ионы тяжелых металлов и иные вещества) также претерпевают трансформацию с участием органических кислот и миграцию (биогенную и водную). Например, ионы тяжелых металлов (ТМ) частично сорбируются на почвенно-геохимических барьерах, поступают в грибы, ягоды и природные воды, загрязняя их. В этой связи мониторинг состояния экосистем становится одним из приоритетных научных направлений. Несмотря на фактический материал, еще недостаточно раскрыта взаимосвязь кислотности почв подзолистого типа тайги с их загрязнением и водной миграцией. Этим вопросам и посвящена настоящая работа.

Цель исследований: провести экологическую оценку кислотности, загрязнения и водной миграции веществ в условиях некоторых лесопарков Москвы и Петрозаводска.

Для достижения поставленной цели были поставлены и выполнены следующие задачи:

1. Исследовать сезонную морфологию и свойства подзолов и дерново-подзолов, развитых на двучленах, в лесопарках (на вырубках) Лесной опытной дачи (ЛОД) РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева и Петрозаводска;

2. Изучить динамику масштаба водной миграции ВОВ, их состав и кислотные свойства с помощью метода сорбционных лизиметров; обосновать

на этой основе кислотный механизм трансформации почвенных минералов и мобилизацию в раствор химических элементов (в т.ч. ТМ);

3. Усовершенствовать методологию оценки загрязнения таежной экосистемы ионами тяжелых металлов с помощью предложенного автором индекса суммарного загрязнения Jc3 (И.М. Яшин, А.А. Петухова с соавт., 2012);

4. Выявить и обосновать движущие силы трансформации гидрогелей Fe(OH)3 в иллювиально-железистых горизонтах подзола и дерново-подзола на двучленах и исследовать формы миграции соединений Fe, некоторых тяжелых металлов в изучаемых почвах.

Научная новизна. Впервые для разновозрастных сосново-лиственничных фаций ЛОД изучены морфология и свойства дерново-подзолов контактно-глееватых супесчаных, развитых на двучленных отложениях. Установлено наличие в их профилях двух подзолистых горизонтов: верхнего (элювиального Еь) и глубинного на контакте смены пород - элюви-ально-оглеенного (El'g).

При водной миграции ВОВ через сорбционный (минеральный) барьер - горизонт Bf подзола - установлено достоверное увеличение масс фульво-кислот в составе ВОВ, что связано с сорбционным комплексообразованием и формированием здесь молекул фульвокислот (ФК) in situ. Здесь же наблюдается и трансформация гидрогелей Fe(OH)3: образуются устойчивые железо-фульватные комплексные соединения, мигрирующие в профиле без их разрушения.

Уточнено представление о генезисе биогенной кислотности таежной экосистемы на основе полученных сведений о формировании, составе и свойствах ВОВ. Роль ионов А13+ в кислотности вторична, а молекулы угольной кислоты, как очень слабой, находятся вне конкуренции с более химически активными органическими кислотами и ФК.

Усовершенствована методология оценки загрязнения ионами тяжелых металлов таежной экосистемы (в настоящее время загрязнение оценивается только для одной подсистемы фации - почвы). В фациях лесопарка Петроза-

водска, например, ионы ТМ в основном сорбируются на органогенном барьере (в мощном и оторфованном слое лесной подстилки), загрязняя ягоды и грибы. Здесь мониторинг ведется с 2002 г.

Практическая значимость. Впервые для фаций ЛОД выполнена идентификация дерново-подзолов контактно-глееватых, развитых на двучленных отложениях. Последние способствуют активизации сезонного переувлажнения в супесчаном мини подзоле, усилению поверхностного оглеения (и мобилизации ВОВ из опада и лесной подстилки), изменению водного режима из элювиального (промывного) в периодически элювиально-застойный. Эти особенности почв на двучленах следует учитывать при лесовозобновлении и организации лесопитомников.

Уточнена концепция биогенной кислотности, что позволило углубить представление об источниках ионов нГ в таежной экосистеме. Установлено, что наряду с гумусовыми веществами почв в таежных экосистемах имеется уникальный и динамичный механизм кислотообразования, реализующийся с помощью биогеохимического круговорота соединений углерода. С помощью низкомолекулярных ВОВ происходит эффективные трансформация веществ, мобилизация в раствор химических элементов и их миграция. Информация о формировании ВОВ, их составе и кислотных свойствах позволила расширить понимание процесса таежного гумусообразования. ВОВ способствуют самоочищению почв от загрязнителей и их дальней миграции в ландшафтах.

Усовершенствован индекс суммарного загрязнения 1сз таежной экосистемы. Он позволяет более полно оценить антропогенную нагрузку на фации лесопарка ЛОД (и иные экосистемы).

Уточнена эволюция почвенного покрова на вырубках в подзоне средней тайги (стационар в таежном лесопарке Петрозаводска) в направлении: подзол - подзол глееватый - подзол глеевый - болотно-подзолистая почва.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на заседаниях кафедры экологии в 2010-2013 гг., на научных конференциях РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева (секция экологии) в 2011-2013 гг., а также на

6-м съезде ДОП в Петрозаводске (Институт Леса КарНЦ) в августе 2012 г. По результатам исследований опубликовано 6 научных работ и монография, в т.ч. 5 работ в журналах, рекомендуемых ВАК.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, библиографии и приложения. Изложена на 132 страницах, содержит 30 таблиц, 12 рисунков и фотографий. Фактические материалы получены автором в период 2010-2012 гг.

Выносимые на защиту положения:

1. Исследована морфология и динамика химических свойств дерново-подзолов контактно-глееватых, развитых на двучленных породах, в катене (плакор - склон выположенного холма - подошва склона) ЛОД РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева.

2. Уточнена концепция биогенной кислотности таежной экосистемы. Охарактеризована ее взаимосвязь с почвенной кислотностью, а также с трансформацией и миграцией ионов ТМ.

3. Предложен новый методологический подход при оценке антропогенного загрязнения таежной экосистемы с помощью расчетного индекса суммарного загрязнения Тсз. Он основан на экспериментальной оценке загрязнения почвы, биоты (опад растений, веточки, мхи и лишайники, кора деревьев), снегового покрова (аэральный привнос экотоксикантов, пыли, сажи) и масштаба водной нисходящей миграции изучаемых химических соединений.

4. Изучены движущие силы трансформации гидрогелей гидроксида железа в иллювиально-железистом горизонте подзола на двучленных отложениях лесопарка Петрозаводска (на вырубке). Отмечено резкое уменьшение эвапотранспирации и сезонное переувлажнение почв западин. Наблюдается интенсивная диффузия коллоидов и заиливание горизонтов и ЕГё с сильным уплотнением профиля микро подзола в засушливые сезоны и постепенная трансформация подзолов в болотно-подзолистые почвы микро понижений (особенно интенсивно выражено в подзоне средней тайги).

5. Вместо луговых растительных сообществ в подзоне средней тайги на месте вырубок формируются заболоченные участки (фации черничников сфагновых) с порослью ели. Расширение кормовой базы здесь возможно только при комплексной мелиорации лесных почв, приуроченных к плакорам холмов и гряд.

ГЛАВА I. МЕТОДОЛОГИЯ ИЗУЧЕНИЯ ВЗАИМОСВЯЗИ КИСЛОТНОСТИ ПОЧВ И ТРАНСФОРМАЦИИ ВЕЩЕСТВ В ЭКОСИСТЕМАХ ТАЙГИ 1.1.Современная оценка кислотности в экосистемах тайги (биогенная и почвенная кислотность, «кислотные дожди») В настоящее время оценка кислотности почв проводится на уровне почвенных образцов и почвенных профилей. Данная методология достаточно полно разработана в агрохимии и почвоведении, и апробирована на разных типах почв arpo ландшафтов. На ее основе проводится известкование почв с кислой реакцией среды (Б.Б. Полынов, 1951; С.П. Ярков, 1961; A.A. Роде, 1964; В.В. Пономарева, 1964; И.С. Кауричев, 1969; Роуэлл Д., 1998; Р.Ф. Байбеков и др., 2007).

Оценка фактора кислотности на экосистемном уровне (например, в лесных фациях тайги) иная, поскольку она затрагивает все компоненты экосистемы - почву, биоту, верховодку и лизиметрические воды, приземный слой атмосферы (И.М. Яшин с соавт., 1989, 1996, 2012). Биота, как известно, создает почву. Здесь наряду с почвенной кислотностью необходимо знать антропогенную составляющую («кислотные дожди») и биогенную кислотность. Последняя, по мнению И.М. Яшина с соавт. (1989, 2012) отражает один из экологических механизмов адаптации таежной биоты к суровым условиям существования. В итоге аддитивный показатель кислотности, в частности таежной экосистемы, включает все указанные выше составляющие, причем исследований такого рода пока не проводилось. Изучались в основном лишь отдельные компоненты экосистем - почвы, биота, загрязнение снегового покрова, вод, и источники ионов водорода в них - гумусовые вещества, ионы алюминия, органические кислоты и фульвокислоты.

Методология изучения биогенной кислотности, в отличие от почвенной, включает экологическую оценку кислотных компонентов биоты и почвы на уровне таежной экосистемы (И.М. Яшин, И.С. Кауричев, В.А. Черников, 1989, 1996). Она реализуется поэтапно: на 1-м этапе проводится выбор ста-

ционарной площадки (или проводится закладка экологической катены по рельефу плакор - склон - подошва склона) в таежном лесопарке (нативном лесу, лугу) с последующим проведением детального почвенно-экологического картирования и выделения фаций и элементарных почвенных ареалов (ЭПА). На 2-м этапе изучаются морфология и физико-химические свойства почв, а также фракционно-групповой состав гумуса (соотношение Сорг гуминовых веществ и фульвосоединений). 3-й этап включает подготовку сорбционных лизиметров и их установку в почвенные профили. На 4-м этапе исследуют компоненты водорастворимых органических веществ (ВОВ) с кислотными свойствами, а также ионы железа и иных тяжелых металлов из сорбентов лизиметров. Указанные этапы исследований необходимы для обоснования «поля миграции» ВОВ с кислотными и комплексообразующими свойствами в лесных и лесопарковых фациях и ЭПА (И.М. Яшин, 1993). Параметр «поле миграции», по мнению И.М. Яшина, A.A. Петуховой и др. (2012), позволяет полнее охарактеризовать в фациях леса масштаб мобилизации и водной миграции ВОВ, богатых энергией и доступными элементами питания.

1.2. Формы почвенной кислотности

Сведения о формах почвенной кислотности (актуальной, обменной и гидролитической), роли ионов алюминия в обменной кислотности изложены в работах (В.А. Чернова, 1947; С.Н. Алешина, 1951; C.B. Зонна и А.Б. Гахо-мани, 1981; В.В. Окоркова, 2004; Л.А. Воробьева, 1998; Д. Роуэлла, 1998 и др.) и методиках по их диагностике (Г. Каппен, 1934; Методические указания..., 1993). При этом ведущую роль в формировании кислотности почв указанные специалисты отводят ионам водорода и алюминия. Источником ионов водорода считаются гумусовые вещества почвы. Роль таежной биоты в кислотообразовании почти не учитывалась, поскольку фактор кислотности оценивался преимущественно в почвах arpo ландшафтов.

Почвенно-экологическая оценка связана с диагностикой биогенной кислотности таежной экосистемы. Это научное направление учитывает биогеохимический круговорот органического углерода, формирование при фотосинтезе и гумификации низкомолекулярных органических кислот (НМОК), полифенолов и почвенных фульвокислот (ФК) с кислотными и иными свойствами на уровне экосистемы с участием плесневых грибов-кислотообразователей (Pénicillium...). Кислотный механизм адаптации таежной биоты назван И.М. Яшиным, И.С. Кауричевым и В.А. Черниковым (1996) «биогенным кислотообразованием». Напомним, что еще в 1989 году Е.Н. Мишустин писал о необходимости активизации биологического направления в почвенных исследованиях. Это касалось, в частности, и оценке роли микроорганизмов в почвенной кислотности (Т.В. Аристовская, 1964).

Кислотность почв часто оценивают по величине рН. Она позволяет дать сравнительную характеристику активности ионов Н+ и ОН" в изучаемых почвенных растворах, суспензиях и пастах. Кислотность, связанную с активностью ионов водорода в жидкой фазе, называют актуальной кислотностью. Она характеризуется величиной рН в водной вытяжке. Однако в такой форме эта величина не в полной мере отражает количество содержащихся в почве кислотных компонентов. Для их определения используют методику, позволяющую оценить уровень потенциальной кислотности. Принято считать, что данная форма почвенной кислотности связана в основном с обменно поглощенными катионами почвенного поглощающего комплекса, которые и проявляют свойства кислот. Поэтому методы диагностики данной формы кислотности основаны на обработке навески почвенного образца водными растворами солей, например, КС1. В результате такой обработки ионы Н* и А13+, обусловливающие потенциальную кислотность, вытесняются в раствор из твердой фазы и затем оттитровываются водным раствором щелочи.

Но если рассматривать более детально изучаемые почвы и экосистемы, то окажется, что в почвах лесных и лесопарковых экосистем такого реагента, как хлорид калия, нет. В этих экосистемах циркулируют главным образом

мобильные органические кислоты и почвенные фульвокислоты (ФК), которые и определяют кислотность (наряду с высокомолекулярными гуминопо-добными веществами, которых в почвах тайги немного). Роль ионое алюминия и угольной кислоты в кислотообразовании вторична. Она связана с их мобилизацией в раствор компонентами ВОВ, причем в результате реакций образуется не кислая соль А1С13, а алюмо-органических комплексные соединения. Еще в 1969 г. эти соединения были обнаружены в лизиметрических водах подзолов Карелии при проведении в 1967-1969 гг. полевых опытов с сорбционными лизиметрами (катионитом КУ-2 и анионитом АВ-17) в заповеднике «Кивач» И.С. Кауричевым и Ноздруновой. В этой связи методика определения обменной кислотности требует унификации, поскольку применение реагента КС1 не совсем корректно: высвобождение ионов А13+ в почвенные растворы в почвах тайги совершается под влиянием органических и фульвокислот, а традиционный подход определения обменного алюминия основывается на принципах химии, и приемлем для почв агроландшафтов, функционирующих без таежной биоты. Для нативных экосистем тайги он оказывается не обоснованным. В усилении кислотности почв и перераспределении ТМ существенную роль играет образование комплексов с участием органических лигандов ВОВ с кислотными и комплексообразующими свойствами. Данные положения требуют дальнейшего обоснования. На точность измерений рН оказывают влияние концентрация электролитов в растворе, соотношение масс жидкой и твердой фаз почвы и суспензионный эффект. В таежных лесных экосистемах эти негативные лабораторные факторы практические отсутствуют.

С.Н. Алешин (1952), например, считал, что обменная кислотность связана с ионами водорода, а роль ионов алюминия вторичная, связанная с сопутствующими реакциями трансформации соединений алюминия при взаимодействии с водным раствором нейтральной соли (1):

(Почва)А13+ + ЗКС1 (искусственный реагент) (Почва)ЗК+ + А1С13. (1)

Хлорид алюминия, являющийся солью сильной кислоты и слабого основания, подвергается кислотному гидролизу в растворе по схеме (2):

А1С13 + 3 Н20 <-► А1(ОН)3| + 3 НС1 (2)

Этим и объясняется, по мнению В.А. Окоркова (2004), очень кислая реакция солевых вытяжек в модельных опытах из подзолистых почв. Уместно отметить, что данная трактовка обменной кислотности правомерна для почв агроландшафтов таежной зоны. Для нативных почв и и экосистем тайги ситуация оказывается иной. Накопленный материал показывает, что алюминий в почвах тайги может находится в форме обменных ионов, аквакомплексов, гидрозолей гидроксида алюминия и алюмо-органических комплексных соединений. В реакциях (1, 2) образуются продукты, неадекватные таежным лесным экосистемам. В этой связи опытным путем в экосистемах тайги нами были найдены реагенты, соответствующие функционирующим таежным почвам. Ими являются низкомолекулярные ВОВ кислотной природы, которые и определяют мобилизацию в раствор ионов А13+ из твердой фазы почв по схеме (3):

(Почва)8А13+ + 6Н+ + 6С2042" <-► (Почва)6Н* + А1-Я + А13+ +2А12(С204)з • (3) В реакции (3) с раствором щавелевой кислоты кроме комплексных (А1-Я) и гетерополярных (А12(С204)3) солей алюминия в водном растворе сразу же образуются труднорастворимые гидрозоли гидроксида алюминия (ПР = 10~34), кинетически и термодинамически не устойчивые и выпадающие в осадок. Они имеют высокую сорбционную способность. При их взаимодействии с избытком ионов водорода постепенно вновь образуются ионы алюминия - без обозначения молекул воды - (4):

ЗА1(ОН)3 + ЗА13+ + 9Н20, (4)

которые в водном растворе опять гидратируются молекулами воды по схеме

А13+ + Н20 <-> А1(ОН)2+ + Н", А1(ОН)2+ + Н20 <-> А1(ОН)2+ + Н+, (5)

и раствор подкисляется. Из реакций (3 и 4) видно, что для вытеснения ионов алюминия из обменно поглощенного состояния коллоидов гидроксидов алюминия затрачивается (теряется) заметная масса ионов водорода (величина рН снижается), Затем происходит пополнение растворов ионами Н+ при превращении соединений алюминия, включая и комплексообразование (так называемый рН-эффект, А.Д. Фокин, 1986). Следовательно, в подзолах протекают колебательные реакции мобилизации и иммобилизации ионов Al с участием ВОВ. Формы алюминия в подзолах весьма разнообразны и взаимосвязаны. В этом контексте, очевидно, некорректно рассматривать ионы А13+ в качестве источника кислотности. Ионы алюминия являются токсикантами для культурных растений в агроландшафтах тайги, а не для таежной биоты: на подзолах, в таежном лесу, благополучно развиваются и древесная растительность, и грибы, ягоды. Экологическая роль алюминия в таежных экосистемах остается недостаточно изученной.

При подсыхании подзолов в летний и зимний сезоны коллоидные частицы А1(ОН)3 дегидратируются и превращаются в окристаллизованные формы (АЬОз)х АЮг'Н4", в которых ионы водорода способны к обмену с катиона-

i | | 2+ 2+ 21

ми К , NH4 , Na , Са , Mn , РЬ в кислых почвенных растворах. Эти катионы компенсируют заряд потенциалопределяющих анионов коллоидов алюминия. Ранее отмечалось, что оксид алюминия, используемый в сорбцион-ных лизиметрах, сорбирует необменно часть масс ВОВ и Fe-органических комплексов при их миграции в почве (И.М. Яшин, 1993). Наши исследования также показали, что данный факт может быть связан с мобилизацией ионов алюминия из самого сорбента (А12Оз) с образованием слабо диссоциирующих комплексов, осаждающихся на частицах оксида алюминия. Ни кислотой, ни щелочью эти продукты в лаборатории не десорбировались. Поэтому Сорг ВОВ всегда диагностировался непосредственно в навеске сорбента (А1203) по методу Тюрина, как в почве. На наш взгляд, подобный эффект наблюдается и в подзолах песчано-супесчаных при формировании иллювиально-железистого горизонта. Поэтому правильнее данный горизонт называть Al-Fe

горизонт, поскольку аккумуляция железа здесь тесно связана с соединениями алюминия, с кислотностью подзолов и с трансформацией коллоидов Бе, А1.

Л.А. Воробьева (1998) предлагает рассматривать показатели актуальной кислотности в качестве фактора интенсивности. Сюда относятся: рН (вод.), рН (СаС12) и известковый потенциал. В качестве фактора емкости данный автор использует величины (количества) кислотных компонентов: обменной кислотности, обменно поглощенных ионов водорода, обменно поглощенные ионы алюминия, гидролитическая кислотность (это так называемая рН-зависимая кислотность). Их единицы измерения - ммоль(+)/100 г. почвы.

В.И. Савич (1994) придерживается аналогичного подхода, но изучает кислотность в аспекте кислотно-основной буферной способности почвы.

1.3. Биогенная кислотность как фактор адаптации таежной биоты

При изучении кислотности почв таежных экосистем используются два научных направления: химическое и почвенно-экологическое. Первое охватывает в основном почвы аграрных экосистем и предопределяет регулирование их кислотности путем известкования. При этом ведущую роль в формировании кислотности специалисты отводят ионам водорода и алюминия. Источником ионов водорода считаются гумусовые вещества почвы, а ионы алюминия, гидролизуясь, способствуют мобилизации в раствор из гидрозолей гидроксида алюминия некоторой массы ионов водорода (В.И. Савич, 1986, 1991; И.С. Кауричев, 1986; А.Д. Фокин, 1975).

Почвенно-экологическая оценка кислотности связана с диагностикой биогенной кислотности на уровне таежной лесной экосистемы. Это научное направление учитывает биогеохимический круговорот органического углерода (в частности, жидких компонентов - органических кислот и фульвокис-лот), формирование при фотосинтезе и гумификацию низкомолекулярных органических кислот (НМОК), полифенолов и фульвокислот (ФК) с кислотными и иными свойствами в экосистеме с участием плесневых грибов-

кислотообразователей (Mucor, Aspergillus, Pénicillium). Кислотный механизм адаптации таежной биоты к суровым почвенно-биоклиматическим условиям существования назван «биогенным кислотообразованием» (И.М. Яшин, И.С. Кауричев, В.А. Черников, 1996).

Системный подход при исследовании функций органического вещества почвы (И.С. Кауричев, 1986; А.Д. Фокин, 1975, 1986, 2002, 2009; А.И. Карпухин, 1986) предусматривает изучение основных процессов разложения опада растений, попадающих в почву. Сюда можно отнести минерализацию (биохимическое окисление компонентов водорастворимых органических веществ), гумификацию (формирование новых органических веществ в форме кислот и разнообразных солей), консервацию растительного опада в виде органогенных генетических почвенных горизонтов, и мобилизацию в растворенное состояние ВОВ с кислотными, комплексообразующими и иными функциями из вегетативных растительных органов, лесных подстилок, растительного опада, корневых выделений и педогенных гумусовых соединений (И.С. Кауричев, 1964, 1996, 1998; И.М. Яшин, 1993, 2010, 2012).

При изучении трансформации растительных остатков и диагностике гумусовых соединений основное внимание сосредотачивалось на процессах гумификации и химической диагностике новообразованных продуктов. Не значительно исследовались ВОВ, но их роль в процессах почвообразования отмечал, в частности, И.В. Тюрин: «предположение о большом значении водно-растворимых органических соединений в образовании гумусовых веществ, высказанное И.Ф. Леваковским, затем П.Р. Слезкиным и особенно развитое С.П. Кравковым, имеет под собой несомненно веские основания» (1944, с. 40). Но лишь недавно благодаря использованию в почвенные изысканиях хроматографии, лизиметрического метода и изотопных индикаторов были определены и сформулированы основные почвенно-экологические функции ВОВ в таежных ландшафтах (И.М. Яшин, 1993-2011).

Несмотря на превалирование при исследовании гумусовых веществ химического подхода, планомерно складываются суждения, которые осно-

вываются на генетических аспектах почвоведения и изучение биогеохимических потоков веществ. Известно, что это мировоззрение лежало в основе исследований В.И. Вернадского - ученика В.В. Докучаева. Далее указанное направление в науке удачно сформировано и опытно доказано в работах отечественных и зарубежных специалистов (И.В. Тюрина 1937, 1944, 1956, 1961; М.М. Кононовой, 1951, 1963; Л.Н. Александровой, 1951, 1980; В.В. Пономаревой, 1964; И.С. Кауричева, 1965; ДС. Орлова, 1974; А.Д Фокина, 1975; Скопинцева, 1950, 1983; В.А. Черникова, 1984; А.И. Карпухина, 1986; И.М. Яшина, 1973, 1993, 2005; В.В. Никонова и Н.В. Лукиной 1996-2002; Горбачевой, 2001-2004, а также С. Ваксмана, 1937; В. Форсайта, 1947, 1949; В. Фляй-га, 1962, 1975; М. Шнитцера, 1962, 1966; Ф. Стевенсона, 1982; К. Кумады, 1988; Р. Тейта, 1991 и других. Особое место в разработке проблемы биогенной кислотности занимает изучение процессов превращения растительных остатков и образование ВОВ, а из них - специфической группы органических веществ (почвенного гумуса), определение происхождения ФК и их участия в подзолообразовании.

Концепция биогенной кислотности в экосистемах тайги еще только обосновывается, но ее экологические аспекты очевидны и чрезвычайно актуальны. Экологическое значение биогенной кислотности заключается в возможности более полной характеристики функционирования таежных экосистем: прежде всего, оценке динамики формирования биогенных источников ионов водорода - компонентов ВОВ и гумусовых веществ (главным образом фульвокислот); уточнении взаимосвязи двух главных экологических процессов в экосистемах: фотосинтеза и гумусообразования, которые опосредуются через потоки миграции компонентов ВОВ (И.М. Яшин, 1993, 2006, 2011).

1.4. Движущие силы трансформации веществ в почвах таежных экосистем на примере соединений железа

Силами, под воздействием которых происходит трансформации веществ в почвах подзолистого типа тайги являются биогеохимический круго-

ворот веществ и комплекс абиотических факторов: круговорот воды в ландшафтах (и водный режим почвы), абиогенная (водная) миграция в почвенных профилях при промывном водном режиме и другие. Важное место в этих процессах принадлежит продуктам превращения растительного опада и лесных подстилок - водорастворимым органическим веществам (ВОВ) с кислотными и комплексообразующими свойствами (И.С. Кауричев, 1965; И.М. Яшин, 1993).

Компоненты ВОВ с кислотными свойствами активно и устойчиво мобилизуются в раствор из биополимеров растительного опада и лесных подстилок (лигнина, клетчатки), корневых выделений и гумусовых соединений, вызывая кислотный гидролиз минералов и интенсивное превращение как продуктов почвообразования (например, коллоидов Бе, Мп, А1), так и антропогенеза, попадающих в почву (частиц пыли и сажи, содержащих ионы тяжелых металлов), их миграцию, сорбцию на почвенно-геохимических барьерах, поступление в биоту и природные воды, загрязняя их. В этой связи процессы мобилизации и миграции компонентов ВОВ можно рассматривать как одну из важных движущих сил в превращении продуктов почвообразования и анторопогенеза в ландшафтах тайги.

При осмыслении роли ВОВ в таежных экосистемах некоторые ученые отталкиваются от «масштабного эффекта» (В.В. Пономарева, 1964), когда путем соотнесения массы Сорг гумусового вещества почвы и ВОВ формулируется не полностью доказанный вывод о вторичной роли ВОВ в почвенно-геохимических процессах. Полученные нами сведения ссылаются на то, что природные гумусовые соединения (ГК, ФК, гумины) и ВОВ не только взаимодействуют генетически, а кроме этого, играют в таежных экосистемах ко-ординально различные почвенно-экологические функции: в гумусовом веществе на неопределенный отрезок времени задерживается круговорот С и прочих химических веществ по средствам накомпления в почве сравнительно стабильных органических и органно-минеральных компонентов (аккумулятивная функция), а с помощью ВОВ, наоборот, усиливается почвенно-

геохимический круговорот веществ. ВОВ, снабженные энергетически, содержат различный состав органических веществ (индивидуальные и специфические органические кислоты — ФК), а также стабильные органомине-ральные (Бе,- Са,- Мп,- А1,- Я) компоненты, катализируют почвенные взаимодействия, изменяя циклические местные устойчивые состояния почвы, содействуют постоянному изменению почвенного пространства и определяют изменчивость во времени химических свойств подзолов (А.Д. Фокин, 1975; А.И. Карпухин, 1986). В таежной зоне компоненты ВОВ с кислотными свойствами влияют на почвы в процессе циклического (сезонного) переувлажнения верхних горизонтов почвы, а это имеет важное значение для высвобождения ВОВ, а также для дальнейшей реакции трансформации гумусовых веществ и почвенных минералов.

Почвенные растворы и содержащиеся в них составляющие ВОВ представляют собой одну из основных движущих сил эволюции почв тайги на разных ступенях организации - от ионно-молекулярного до настоящей эволюции почвенного профиля (динамическая функция). Поэтому изучение состава, свойств и миграции ВОВ исключительно актуально и важно.

1.4.1. Экологические функции ВОВ в экосистемах тайги

Экологические функции ВОВ в экосистемах тайги дифференцированы на следующие три группы:

1-я - биогеохимические,

2-я - педогенные,

3-я - гидрохимические (И.С. Кауричев, 1964, И.С. Кауричев и И.М. Яшин, 1989, 1996; И.М. Яшин, И.С. Кауричев, 1992; И.М. Яшин, 1993).

Биогеохимические функции ВОВ связаны с участием Сорг в биогеохимических циклах миграции веществ: биогенной и водной. Фундаментальные исследования в этом направлении были выполнены А.Д. Фокиным (1975,

1986), И.М. Яшиным (1993), которые использовали методы хроматографии и радиоактивных индикаторов.

Педогенные функции ВОВ в ландшафтах тайги обусловлены их активным участием в гумусообразовании, мобилизации ионов металлов из твердой фазы почв в растворимое и доступное состояние, трансформации коллоидов и почвенных минералов, миграции веществ и деградации сорбционных барьеров на вырубках, в частности, при переувлажнении почв (И.М. Яшин, 1993). Функции проступают в почвенном профиле - времени совместно с разными сообществами животных и растительных организмов, при гумусообразовании и пополнении гумусовых соединений: сложении генетических профилей почвы подзолистого типа (как последствие изменение почвенных минералов, миграции свежеобразованных продуктов, растворении минералов и солей); высвобождение в раствор ионов из тяжелорастворимых веществ по средствам сорбции ВОВ и дальнейшего образования комплексов; оглюиении почвенных горизонтов, объединении соединений Fe и Мп; внутрипочвенном перемещении тонкодисперсных суспензий без трансформации (лессиваже). Качественные и количественные характеристики, которые отражают педогенные функции ВОВ, находятся в зависимости от климатических условий и особенностей лесных экосистем (колебания видового соотношения растительности, значения биомассы, растительного опада, запасов лесной подстилки, типа гумуса — фульватный, гуматный), кроме этого особенностей почвенного покрова, дренированности местности стационаров и прочих составляющих (И.М. Яшин, B.C. Кащенко, 1984, 1986; И.М. Яшин, 1993).

ВОВ играют особенную роль в жизнедеятельности таёжных экосистем и биоценозов1, показывая своеобразные взаимоотношения живых организмов с почвами посредством «биогенного кислотообразования» (И.М. Яшин, И.С. Кауричев, 1989), а также в качестве фактора, воздействующего на эволюцию почв и миграцию продуктов почвообразования. Эти качественные характери-

1 Синонимами термина «биогеоценоз» (В.Н. Сукачев, 1964) являются термины «экосистема» (ТагЫеу, 1935) и «элементарный геохимический ландшафт» (Б.Б. Полынов, 1956).

стики обуславливаются активной мобилизацией ВОВ в растворимое качество, непрекращающимся наличием в почвенных растворах и природных водах, интенсивной миграцией в почвах тайги и свободным доступом почвенным живым организмам, помимо этого коллоидно-химической природной ВОВ, неодинаковым молекулярно-массовым сложением, большой реакционной активностью и способностью образовывать комплексы по причине наличия в молекулярных структурах ВОВ различных полярных функциональных групп (-ОН, -СООН, -S03H, -NH2, -СО и т.д.), кроме этого элементов, которые обладают качествами поверхностно-активных веществ, наклонностью к образованию комплексов с усвоением новых химических свойств (агрегатив-ным непостоянством в водных растворах, значительной аккумулятивной способностью в отношении к ионам металлов, низкой миграционной активностью в почве). Перечисленные выше характеристики ВОВ дают возможность изучать данную форму органического вещества в качестве важнейшего и специфического фактора, позволяющего раскрывать важные и неповторимые характеристики биогеохимии органических веществ почв таежных экосистем.

Гидрохимические функции ВОВ связаны с водной миграцией катионов металлов с ВОВ в форме устойчивых металлорганических комплексных соединений (А.Д. Фокин, 1975; И.М. Яшин, 1973; Г.М. Варшал, 1972).

Многие специалисты отмечали появление мобильных органических ли-гандов с кислотными свойствами при моделировании торфо,- и подзолообразования, оглеения, гумификации растительного опада (A.A. Роде, 1944; М.М. Кононова, 1963; В.В. Пономарева, 1964; Ф.Р. Зайдельман, 1975; А.Д. Фокин, 1975; Д.С. Орлов, 1978; С.М. Фотиев, 1964).

Интересный цикл изыскательских работ выполнен под руководством В.В. Никонова (Н.В. Лукина, В.В. Никонов, 1995; В.В. Никонов и Г.Н. Коп-цик, 1999; Горбачева, 2001; Н.В. Лукина, В.В. Никонов, Горбачева, 2001, 2002, 2003), в которых сформировано представление о динамике кислотности

и состава природных вод северной тайги (район вблизи г. Апатиты Мурманской области, испытывающий химическое загрязнение).

Зарубежные специалисты (F.J. Stevenson, 1994; G. Guggenberger a. W. Zech, 1994; W. S. Currie, J.D. Abe, W. H. McDowEl et Al., 1996; W. S. Curie a. J. D. Aber, 1997; В. MichAlzik, E. Matzner, 1999; H.- J. Schneider, A. Yatmirsky, 2000) исследовали, в частности, водорастворимую фракцию органического вещества почв с помощью методов масс-спектрометрии, ЯМР, pyrolysis-fiEld ionization mass spectrometry и констатировали, что ВОВ представляют собой совокупность органических веществ разного состава и устойчивости. Для гидрофобной (кислотной) компоненты ВОВ нехарактерны высокомолекулярные соединения. Основная часть производных лигнина в составе гидрофобной фракции ВОВ связана арил-эфирной связью, тогда как для гумифи-цированных соединений характерны конденсированные структуры. Гидрофильная фракция ВОВ отличается высоким содержанием углеводов как растительного, так и микробиологического генезиса. Данная фракция ВОВ является мощным резервом для формирования НМОК в экосистемах тайги. Отмечается, что аналитическая диагностика НМОК требует известных навыков: соли НМОК на бумажных хроматограммах не обнаруживаются в отличие от метчиков кислот; ряд органических кислот легко подвергается термодест-

о

рукции (например, выпаривание растворов при температуре выше 40 С), а некоторые, поглощая С02, трансформируются с участием микроорганизмов. Реальные масштабы мобилизации НМОК и их участие в почвенно-экологических процессах были оценены лишь в последние годы (И.С. Каури-чев, В.Н. Иванова, 1973; И.М. Яшин, И.С. Кауричев, 1989, 1996). При изучении процессов трансформации органических веществ опада растений таежных экосистем (с помощью метода ЯМР) выше названные зарубежные специалисты не обнаруживали новых пиков, типичных для веществ ароматической природы до тех пор, пока потеря массы опада хвои сосны не достигла 70%. Следовательно, органические кислоты мобилизуют в раствор ионы ме-

таллов и формируют с ними новые соединения, в том числе и ассоциаты молекул с более высокими молекулярными массами (ФК).

В работах микробиологов отмечено, что в почвах южнотаежных биоценозов (с пониженной биологической деятельностью) превалируют биохимически более пассивные представители рода Pénicillium, а в почвах степных и субтропических зон (со значительной величиной минерализации органических остатков) попадаются представители микробной флоры, которые интенсивно утилизируют азот органических веществ. Особенной чертой является незначительное количество азота, кальция и легко доступных органических соединений в растительных компонентах, негативно влияющее на рост и развитие многочисленных групп микроорганизмов (Т.В. Аристовская, 1980). Поэтому «наиболее сильными кислотообразователями в подзолистых почвах являются низшие грибы, в особенности представители рода Pénicillium» (с. 164).

В экспериментах А.В. Благовещенского с соавт. (1959) показано положительное воздействие незначительных концентраций янтарной, фумаровой и других дикарбоновых кислот (1(ГМ) на качество и свойства прорастания семян, жизнедеятельность растений и количество урожая. Крайне важные данные получены с янтарной кислотой. Водные растворы малоновой, лимонной и фумаровой кислот, экстрадированные из семян хвойных пород деревьев, угнетают прорастание спор микроорганизмов (Э. Райе, 1978). В.М. Гайдамак (1971) показал, что среди токсинов, производимых корнями огурцов и томатов, особое место занимают разнообразные органические кислоты.

Опираясь на исследования Т.В. Аристовской (1965) можно сказать, что плесневые грибы родов Pénicillium и Mucor, из почв подзолистого типа, при недостатке в питательной среде Са2+, Mg2+ и К+, в продолжении нескольких дней производят в раствор до двух литров 0,02 н. лимонной кислоты на 1 г сухой пленки (мицелия). Автор доказывает, что образование кислот в бедной элементами питания и кальция среде играет существенную адаптивную роль для микробных организмов. Продукты жизнедеятельности грибов

Aspergillius niger, Pénicillium sp., Ps. Fluorescens, по вегетационным опытам И.В. Александровой (1972), при концентрации 5-10"4% С сказывались положительно на рост и развитие корневой системы пшеницы. Длина корней в вариантах опыта в 1,2—4 раза превосходила длину в контрольном опыте.

И.М. Яшин (1972, 1973, 1993, 1996, 2003) утверждает, исследование сорбции имеет очень важное значение для изучения особенностей сложения почв. Сорбция дает возможность намного глубже вникнуть в механизм поглощения ВОВ и изучить интенсивность процесса, а кроме этого и узнать время становления сорбционного равновесия, в добавок ко всему познать ёмкость почвы как сорбента и СаС03.

Полифенолы (так же как компоненты ФК) создают кинетически неизменные, воодорастворимые и крупноциклические соединения, с металлами, которые не разбиваются, скажем, при их миграции среди слоев почвы, гелей декстрана и ионообменных синтетических смол (И.С. Кауричев и соавт., 1958, 1961; А.Д. Фокин, 1975; И.С. Кауричев и А.И. Карпухин, 1986; А.И. Карпухин, 1986; Д.С. Орлов, 1986). Полидентатные комплексы ФК с ионами железа стабильнее монодентатных (М. Шнитцер, 1986).

В.В. Щербина (1980) показывает, что росте валентного числа и снижение значения ионного радиуса (обе эти характеристики усугубляют поляризующее действие ионов) способствует образованию комплексов. Крайне познавательной и оригинальной чертой комплексных соединений оказывается тот факт, что они «играют роль своеобразных растворителей, если образующееся при этом новое комплексное соединение менее диссоциировано, чем предыдущее» (с. 276).

Полученные данные о поведении комплексных соединений в растворах показываает Д.С. Орлов и соавт. (1988). Отмечается, что внедрение в раствор частиц «свободного» лиганда (ЭДТА, например) влияет на распад уже образованных комплексов и активно влияет на мобилизацию ионов-комплексообразователей металлов. А также прибавление в раствор ионов Fe (III) положительно влияет на реакцию ассоциации молекул лигандов; эти ха-

рактеристики указывали А.И. Карпухин, И.М. Яшин и В.А. Черников (1996) для ФК и ионов Ре (III).

1.5. Оценка водной миграции веществ в почвах тайги

Главная особенность абиотических потоков ВОВ - это осуществление пространственной взаимосвязи зон их формирования (гор. Ат0 и А0А1 в почвах таежных экосистем) с зонами последующей миграции и трансформации (как самих ВОВ, так и минералов, коллоидов почвы). Другой чертой водной миграции веществ в подзолистых почвах тайги является внутрипочвенная перегруппировка и структурное превращение компонентов ВОВ в направлении образования фульвосоединений, не насыщенных ионами металлов. В основе механизма нативного формирования группы фульвокислот (ФК), на наш взгляд, лежат сорбционно-каталитические реакции с минералами и коллоидами и комплексообразование (И.С. Кауричев, И.М. Яшин, 1989).

В работе И.М. Яшина (1993) отмечается, что различные компоненты ВОВ мигрируют вглубь почвы из зоны образования (лесной подстилки) с разными линейными скоростями, поскольку по-разному сорбируются почвенными минералами и коллоидами. Этим автором установлено, что миграционная зона «с» в составе ВОВ (меченных радиоактивным изотопом 14С) представлена преимущественно фульвосоединениями. Растянутая зона «ё», мигрирующая до 44 см без хроматографического разделения продуктов почвообразования, содержит и индивидуальные, и специфические органические компоненты (ФК). Они имеют примерно равные линейные скорости миграции. Активным барьером миграции для ВОВ являются химические соединения (это ГС и почвенные минералы) самого верхнего генетического горизонта (Ар). Компоненты ВОВ почти транзитом проходят гор. Е и Е/В1 (их сорб-ционная ёмкость используется неполно), обусловливая биологическую активность нижних горизонтов длительно охлаждаемых подзолистых почв.

Наряду с вертикальным нисходящим потоком ВОВ в почвах таёжной зоны диагностированы восходящий, боковой и поверхностный потоки ве-

ществ, которые, совместно с биогенной миграцией (биологическим поглощением и выделением веществ растениями), в значительной мере и обусловливают своеобразие современного подзолообразования и других (сопряжённых) процессов (оглеение, лессиваж) в почвах водоразделов и склонов моренных гряд с различными таёжными экосистемами, фациями и урочищами. При этом вертикальные нисходящие потоки гравитационной влаги и сосредоточенные в них ВОВ (как и иные продукты почвообразования в средне- и тяжелосуглинистых подзолистых почвах) локализуются по магистральным трещинам и ответвлениям - ходам сгнивших корней, а также и по «языкам» элювиального горизонта, что обусловливает не только заметное варьирование параметров выноса мобильных веществ внутри генетических горизонтов и почвенного профиля, но и методологию исследования абиогенных потоков химических соединений (А.Д. Фокин, 1986, 1993, 1998). Новые возможности открываются при использовании методов изотопных индикаторов и сорбци-онных лизиметров (А.Д. Фокин, 1986; И.М. Яшин, 1993). Совершенствование последнего позволяет уточнить масштабы мобилизации новообразованных органических продуктов ВОВ и их состав из различных органогенных субстратов в сезонном и годовом циклах.

Масштаб мобилизации предложен И.М. Яшиным (1993) и отражает соотношение масс ВОВ, сорбированных сорбентами в колонках (по Сорг) и его содержание в твердой фазе изучаемого растительного субстрата (лесной сфагновой подстилки, хвои ели, веточек и листьев): кМОб - тв0в./т0пад-

Наряду с масштабом мобилизации для оценки параметров миграции ВОВ и иных веществ разработаны масштаб миграции (И.С. Кауричев и др., 1961) и коэффициент водной миграции по А.И. Перельману (1975).

Водные (абиогенные) миграции оказывают значительное влияние на развитие почвенного покрова и свойства почвы таежных биоценозов. Миграционные потоки веществ в ЭПА сильно различаются: в транс-элювиальных ландшафтах превалирует поверхностные и боковые внутрипрофильные стоки, а в элювиальных - нисходящие. Восходящие потоки могут компенсиро-

ваться элювиальным выносом веществ. При этом усложняется гетерогенность состава продуктов почвообразования (И.С. Кауричев и др., 1996).

Для расчета значения масштаба миграции С ВОВ и ионов ТМ используются: концентрация химических элементов в элюатах, полученных десорбцией из сорбентов, объемы элюатов, массы сорбентов и рабочая площадь сорбционных лизиметров и пересчет на 1 м2.

Отметим неблагоприятное свойство оксида алюминия в Ыа+-форме при его использовании в колонках для изучения миграции ТМ. Установлено конкурентное действие ионов натрия (и алюминия) при рекогносцировке химических веществ из элюатов указанных сорбентов по методу атомной абсорбции. ТМ в частных ситуациях не определялись, скорее всего, из-за высокой десорбции минеральной кислотой натрий-ионов и ионов алюминия из оксида алюминия. Поэтому предпочтительнее использовать ионообменные смолы и активированный уголь (И.М. Яшин и др., 2012).

Интенсивность масштаба миграции не охарактеризовывает в полной мере значение водной миграции химических элементов. При его определении в ландшафтах игнорируется первоначальное количество и формы в генетических горизонтах. Поэтому характеристики интенстивости миграции в почве и ландшафте необходимо рассчитывать с указанием массы в жидкой и в твердой фазах (И.С. Кауричев и др., 1996). По этому можно ориентировочно рассчитать коэффициент водной миграции (кмиг) по А.И. Перельману.

Для расчета кмиг. используются литературные данные о химическом составе почвообразующих пород и природных вод (табл. 1-3).

Таблица 1

Среднее валовое содержание ТМ в минеральных горизонтах почв, мг/кг

(Р.М. Морозова и др., 2004)

РЬ Ъп Си Мп Бе

14 23 17 140 12233

Таблица 2

Некоторые гидрохимические показатели природных вод фоновых стациона-

Географическая привязка, тип вод Сухой остаток, г/л рн Сорг В ИСХОДНОЙ воде, мг/л Сорг В почве, % кмиг углерода ВОВ

Вода из лесного озера; 10.09.1972 0,257 6,6 23,7 0,8 11,5

Вода из «Чечкина ручья» 10.09.1972 0,417 5Д 30,2 0,7 10,4

Вода из р. Суна 09.09. 1972 0,263 6,9 15,1 0,6 9,6

Таблица 3

Коэффициенты водной миграции ТМ в таежном ландшафте южной Ка-

Металлы Ре Мп Си Ъп РЬ

к "■миг. 1,27 18,5 2,7 12,7 0,81

Опыт использования МСЛ (И.С. Кауричев, И.М. Яшин, В.А. Черников, 1996; И.М. Яшин, 1993) позволяет заключить, что наиболее полная информация о водной миграции может быть получена на трех уровнях структурной организации веществ: почвенном (профильном) - парцеллярном (экосистем-ном) - ландшафтном.

Первый уровень, как показывает анализ литературных источников, основательно изучен. Второй и третий только начинают разрабатываться (И.М. Яшин, И.С. Кауричев, 1996; Ю.А. Семенов с сотр., 1993). Потоки, например, ВОВ в южно-таежном биогеоценозе можно дифференцировать на следующие составляющие:

а) сток ВОВ в составе атмосферных осадков с вегетативных органов высшей и низшей растительности,

б) миграция ВОВ из растительного опада и лесных подстилок,

в) поступление ВОВ в почву в составе корневых выделений и почвенного гумуса,

г) аэральный привнос ВОВ в условиях развивающегося экологического кризиса экосистем.

Параметры этих миграционных потоков экспериментально еще только обосновываются. Приоритетные исследования в этом направлении выполнены И.М. Яшиным (1993, 1996, 2004, 2006, 2012). Им, например, отмечается, что сопряженное изучение вертикальных нисходящих миграций ВОВ в ело-во-разнотравных парцеллах биогеоценозов подзон южной тайги (стационарная площадка в смешанном лесу учхоза «Михайловское» Московской области) свидетельствуют о четкой дифференциации массы ВОВ в почвенных пространствах, обуславливая парцеллярную структуру и состояние биогеоценозов, а также своеобразие организаций ЭПА в пространстве. Показано, что ЭПС стационара в настоящее время функционируют не только сравнительно автономные, но и сопряженные ЭПА. У первых практически отсутствует боковой внутрипочвенный привнос ВОВ, и они развиваются как бы обособленно. Вторые взаимосвязаны местными внутрипочвенными потоками влаги и ВОВ, а локальный сток замыкается вокруг западины с оглеенными почвами подзолистого типа.

Однако балансовая оценка абиогенного потока ВОВ в элювиальной части нативной (лесной) сильноподзолистой и окультуренной дерново-подзолистой почв указывает на общий отрицательный баланс Сорг ВОВ и на нисходящий вынос современных продуктов почвообразования. По масштабу он примерно в 2 раза менее интенсивен в окультуренных дерново-подзолистых почвах. В то же время, опираясь только на указанные результаты, нельзя сформулировать законченную концепцию миграции веществ, поскольку здесь не учтены: биогенный поток, особенности перераспределения почвенной влаги (направленность потоков - нисходящие, восходящие и боковые), характер порового пространства и реакции трансформации веществ.

1.5.1. Превращения веществ и формы миграции соединений Же и при глееобразовании в почвах тайги

Химические взаимосвязи веществ в почвах осуществляются совместно с почвенными процессами, такими как подзоло-, глее- и гумусообразование.

Отметим, что в различных местах почвенного покрова и ландшафта указанные процессы происходят в разных направлениях и с разной скоростью. В ландшафтах подзон южной тайги изменение химических веществ (например, в подкроновом пространстве взрослых елей) идет не в присутствии постоянного сезонного увлажнения и в отсутствии ярко выраженных коллоидных стадий трансформации почвенных минералов и как следствие при низкой сегрегации (образование Ре-Мп конкреций), И.М. Яшин (1993).

В подзолистых почвах в подзоне средней тайги (Карелии) средообра-зующая роль растений таежного региона смягчается равными климатическими условиями, которые оказывают решающее воздействие на эювиальное направление при почвообразовании.

На вырубках, при активизации оглеения, трансформация почвенных соединений происходит с меньшим участием ВОВ, и при активном проявлении лессиважа, формировании коллоидов и диффузионных процессов. Данные процесс, как показывают последние наблюдения на наших стационарных площадках, обладают пульсирующей направленностью. В подзолах и дерно-во-подзолах с двучленным сложением профиля основном зоной формирования коллоидных систем 81, А1, Ре, Мп является контактно-осветленный горизонт А'2ё на границе смены пород: супесчаного наноса и подстилающего тяжелого суглинка (на глубине 57-68 см). Поэтому из-за гидротермического градиента и случается постепенная миграция коллоидных частичек в наружные песчаненные горизонты, их заиливание и цементация. До настоящего времени анализировалась однонаправленность нисходящей миграции тонкодисперсных частиц почвы (без видимого их разрушения и под защитой органических лигандов), И.М. Яшин, А.И. Карпухин (2004).

В этой связи рассмотрим особенности процесса глееобразования. Данные исследований, а также их обобщение в ряде монографий Ф.Р. Зайдель-мана (1977, 1986, 1998, 2002) дают возможность понять глобальность процесса, реализующегося в разных природных зонах и ландшафтах. Этот процесс уже досконально изучен, но некоторые вопросы проработаны не доста-

точно полно, в том числе, вопрос формирования при оглеении коллоидов Бе, 81, А1, возможность подкисления почвы и роль ВОВ в этих процессах при значительном продолжительном переувлажнении, например, на вырубках в лесопарках Петрозаводска (исследование генезиса оглеения подзолов на двучленах) позволит глубже понять и особенности сопряженных процессов оподзоливания, лессиважа.

Анализ результатов модельного лабораторного опыта И.М. Яшина (1993) показал, что при длительном увлажнении растительного опада, в раствор высвобождаются значительные массы ВОВ: полифенолов и низкомолекулярных органических кислот (НМОК). Их количество соответственно составляет 468,0 и 59,1 мг/л. После контакта ВОВ с оглеенной породой (моренным суглинком в течение 90 сут.) и прохождения через него в колонке, их количество в растворе практически не менялось; сорбция полифенолов составила, 8,4% а НМОК — 17,6%. В колонках, где кроме опада растений, огле-енного суглинка находились целевые сорбенты (8Ю2 — силикагель и А1203) ситуация была иной. В инфильтратах силикагелем не обнаружено НМОК, они полностью поглотились 8Ю2. Известно, что этот сорбент широко используется для сорбционно-десорбционного разделения НМОК (цит. по Яшину, 1993). 8Ю2 поглотил 16,7% полифенольных компонентов в составе ВОВ. Оксид алюминия для хроматографии сорбировал 91,7% полифенолов и 98,3 низкомолекулярных органических кислот. При этом количество компо-

о I л | ^ | 21

нентов ВОВ, ионов Бе , Бе , А1 , Са и кремниевой кислоты Яшин (1993) определял как в исходных растворах (над породой), так и в инфильтратах до и после разрушения ВОВ 30% Н202 (после выпаривания).

При фракционировании ВОВ исходного раствора (над породой) на активированных углях в составе определены в основном органические вещества индивидуальной природы, доля ФК показалась очень небольшой (0,416,0%), при этом она повысилась после фильтрации ВОВ сквозь оглеенную породу. Неспецифические органические вещества оказались представленными в основном продуктами группы таннидов и НМОК (щавелевой, фумаро-

вой и лимонной), которые являются полидентатными лигандами (И.М. Яшин, 1993). Мой учитель указывает на усиленное оглеение породы, которое уже зрительно выражалось через 7 дней. Энергетическим источником для поддержания жизни анаэробных микроорганизмов были ВОВ.

На основании данных литературы и собственных результатов выделим несколько реакций взаимодействий компонентов ВОВ, мобилизуемых из лесных подстилок в раствор, с оглеенной породой:

1) мобилизация в раствор из твердой фазы алюмосиликатов типоморф-

2+ 2+ 3+

ных химических элементов — ионов Са ' Бе , А1 и 81(ОН)2";

2) превращение мобилизованных в раствор химических элементов с участием ВОВ и анаэробной микрофлоры - формирование и последующая трансформация коллоидов с образованием осадков гидрогелей гидроксидов Бе и А1, а также кремниевой кислоты; это активные сорбенты;

3) формирование устойчивых комплексных металлорганических соединений, способных к миграции в почвах без разрушения;

4) участие простых гидратированных ионов Ре(ОН)2 , Ре(ОН) , [А1(Н20)] , 81(ОН)3" в ионообменных реакциях.

1.5.2. Разработка и применение метода сорбционных лизиметров в почвенно-экологических исследованиях

Сорбционные лизиметры (лизиметрические хроматографические колонки - по терминологии И.С. Кауричева и др., 1961) применяются для изучения масштаба и форм миграции водорастворимых веществ и некоторых органо-минеральных соединений (И.С. Кауричев, И.М. Яшин, 1972, 1989). Данный метод был унифицирован И.М. Яшиным (1970 - 1993, 2009), которым было выполнено обоснование этого метода на основе экспериментальных данных по сорбции-десорбции ВОВ и иных веществ на целевых сорбентах.

Метод сорбционных лизиметров (МСЛ), был разработан в 1959 г. И.С. Кауричевым и Е.М. Ноздруновой. Авторами в качестве сорбентов применя-

лись оксид алюминия (Ыа+-форма) и синтетические органические иониты. В 1969-1974 и 1986-2009 годах И.М. Яшин в качестве сорбента для сорбции компонентов ВОВ из почвенных растворов использовал низкозольный активированный уголь (карболен) и модифицированную им аналитическую схему фракционирования фульвокислот по W. Forsyth (1947).

Рисунок 1. Конструкции сорбционных лизиметров: I—IV для сорбции водорастворимых веществ с нисходящим током почвенной влаги, V - расположение сорбционного лизиметра (конструкции II) в профиле почвы, VI - сорбционная колонка для учета миграции веществ с восходящим током почвенной влаги, VII - плексигласовая сорбционная колонка для сорбции веществ при боковом внутрипочвенном стоке

Условные обозначения: I - прослои песка (2-2,5 см), 2 - сорбент, 3 - дренаж (слой полиэтиленовых шариков мощностью 1,5 см и слой чистого кварцевого песка 3 см), 4 - плоский лизиметр Шиловой (покрытый эпоксидной смолой), 5 - толстостенный вакуумный шланг, соединяющий приемник вод с сорбционной колонкой, 6 - сорбционная трубка, 7 -вакуумный шланг для откачки воды, 8 - приемник почвенных вод, 9 - резиновая пробка с выводной стеклянной трубкой, 10 - прослои песка, 11 - слой сорбента, 12 - отверстия в задней стенке для выхода растворов, прошедших через слой сорбента (А12Оз), 13 - направление движения бокового внутрипочвенного стока. (И.М.Яшин, 1973, 1993).

При этом сорбенты располагаются в прочных пластмассовых колон-нках в виде автономных слоев мощностью 2-3 см, которые разделяются очищенным от ионов Fe3+ кварцевым песком (рис. 1). Подробнее о MCJ1 рассказано в книге «Теория и практика метода сорбционных лизиметров в экологических исследованиях» (Кауричев И.С., Яшин И.М., Черников В.А., 1996).

В основе МСЛ заложены лизиметрический и хроматографический методы исследования разных ВОВ - педогенных и техногенных, которые могут беспрепятственно мигрировать в почвенном профиле.

Вопросы диагностирования латерального (бокового внутрипочвенного) и восходящего (пленочно-капиллярного) потоков веществ изучали в подзолистых почвах (А.Д. Кашанский, 1972; Е.А. Никитин, 1979). Методически они решены еще не в полной мере. Не исследованы также разноориентиро-ванные абиогенные потоки веществ в едином варианте для конкретных элементарных почвенных ареалов (ЭПА) или педонов почвы. Слабо освещены механизмы процессов диффузии и конвективного переноса веществ в почвах.

Лизиметрические воды, прошедшие через сорбенты колонок, анализируют в первую очередь: измеряют рН, отмечают окраску, мутность. Проводят очистку, разделение и диагностику состава химических соединений. Эти операции целесообразно осуществлять в первые дни после извлечения сорб-ционных колонок из почвы.

При вытеснении из сорбентов сорбированных продуктов почвообразования необходимо отметить в лабораторном журнале объем элюентов и массу сорбента, используемых затем при расчете выноса химических соединений из генетических горизонтов почвы. Методом сорбционных лизиметров выделяют группы ВОВ (например, компоненты фульвокислотного характера), устанавливают их молекулярно-массовый состав и свойства при последующем фракционировании на гелях - декстрана Молселект, Сефадекс О-10, 0-50 и др. Определяют (рассчитывают) масштаб и формы миграции металлов.

МСЛ привлек внимание специалистов для решения генетических и экологических вопросов почвоведения. Был получен обширный оригинальный материал, например, об уникальной роли ВОВ в трансформации почвенных минералов и дифференциации почвенного профиля. В натурных экосистемах выявлено заметное разнообразие мобильных и миграционно способных форм железа, алюминия и кремния. Установлено активное участие в

этих процессах ВОВ специфической (фульвокислоты) и индивидуальной (полифенолы, органические кислоты) природы.

Полученные сведения позволили углубить представления о сущности процессов оподзоливания, оглеения, осолодения в различных типах почв Европейского и других континентов: от подзолов Архангельской и Мурманской областей, Карелии, Подмосковья, Республики Коми, бурых лесных почв Прибалтики (И.С. Кауричев, И.М. Яшин, 1973, 1989; А.Д. Кашанский, 1972; B.C. Кащенко, 1984). Отметим, что метод сорбционных лизиметров разработан в Тимирязевской с.-х. академии не случайно: здесь были созданы все предпосылки для внедрения в практику богатых теоретических знаний.

Уместно подчеркнуть, что хроматографический метод анализа разработал русский ботаник М.С. Цвет в 1903 г. Он установил, что при пропускании экстракта из зеленых листьев растений через колонку, заполненную тонкодисперсным порошком кальцита, и промывании петролейным эфиром образуется ряд параллельных окрашенных зон, что свидетельствовало о наличии в исходном экстракте нескольких веществ. Этот метод М.С. Цвет назвал хроматографией (от греч. «хроматос» - цвет). Основу хроматографии составляет сорбция веществ в динамических условиях аналитического опыта. В простейшем виде она реализуется в лабораторном эксперименте путем инфильтрации изучаемого природного раствора (пигментов листьев растений, болотных вод, водных вытяжек из лесных подстилок, дождевых и талых вод) через хроматографическую колонку со слоем целевого (чистого) сорбента. Вследствие различной сорбируемости компонентов той или иной смеси при вертикальном нисходящем перемещении раствора происходит их разделение по длине слоя сорбента за счет многократного повторения элементарных актов сорбции-десорбции.

В ландшафтах земного шара сорбция реализуется как самопроизвольный процесс концентрирования (сгущения) молекул, ионов и ассоциатов молекул (например, гумусовых веществ) на поверхности раздела фаз гетероген-

ных систем или в объеме поглотителя - коллоидов и минералов почвы, донных илов.

Полное изучение процесса сорбции конкретного вещества на конкретном сорбенте включает 3 этапа: кинетику, статику и динамику. С помощью кинетики устанавливают время (мин., ч., сут.) в течение которого устанавливается сорбционное равновесие. Можно также по специальному уравнению Бойда оценить вклад диффузии, разложив кинетическую кривую на составляющие (А.И. Карпухин, 1986). Статика сорбции позволяет установить зависимость массы поглощенного вещества от его равновесной концентрации в растворе (при t° = const), т.е. получить изотерму сорбции (Генри, Фрейндли-ха, Лэнгмюра, БЭТ) и затем проверить ее приложимость в линейном виде к тому или иному математическому выражению. В частности, изотерма сорбции фульвокислот генетическими горизонтами подзолистых почв удовлетворительно описывается с помощью уравнения Фрейндлиха:

X = К-Ср1/П, (6)

где X - количество молей вещества, сорбированное единицей массы сорбента, моль/г; Ср - равновесная концентрация вещества, моль/л; К и 1/п -эмпирические константы, не имеющие физического смысла. Чтобы определить константы уравнения Фрейндлиха К и 1/п, необходимо его прологарифмировать:

lg X = lg К + 1/n lg Ср . (7)

Параметр 1/п, равный tg а, характеризует степень отклонения кривой изотермы сорбции от ее линейного вида. Константа К означает сорбируе-мость фульвокислот химическими соединениями образца гор. Elg подзолистой почвы. Она равна участку OA на ординате, которую отсекает прямая. Подобное уравнение приемлемо в области средних концентраций сорбируемых веществ (в частности, фульвокислот). Сложные природные смеси веществ нередко сорбируются по типу полимолекулярной сорбции, как это было отмечено в отношении водных растворов фульвокислот при их сорбции (в статике), порошком СаСОз (И.М. Яшин, 1993). Динамика сорбции помогает

установить емкость сорбента до проскока изучаемого вещества и полную динамическую емкость поглотителя (ПОЕ), что очень важно при расчетах загрузки сорбентов в колонну, например, при очистке природных вод от загрязняющих веществ. Другим примером может быть ориентировочный расчет массы сорбента для сорбционных лизиметров (И.С. Кауричев, И.М. Яшин, 1972). В разработку теоретических основ хроматографии и практику сорбционных технологий известный вклад внесли специалисты РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева: E.H. Гапон, В.В. Рачинский, И.С. Кауричев, A.A. Лурье, А.Д. Фокин, И.М. Яшин и другие. В настоящее время хроматография заняла ведущее место среди методов анализа сложных природных соединений, в частности гумусовых веществ и компонентов ВОВ.

Колоночная адсорбционная хроматография (сорбенты А1203, активированный уголь) используется при изучении абиогенных потоков ряда химических элементов, оценки состава и свойств ВОВ в почвах ландшафтов в виде метода сорбционных лизиметров (И.М. Яшин, 1993, 2005).

Ионообменная хроматография широко применяется, например, для очистки водных растворов фульвокислот и гидрозолей гуминовых кислот от ионов металлов и анионов кислот (В.А. Черников, 1984).

Констатируем: почвенная кислотность изучена достаточно полно, в частности, в агроэкосистемах. В нативных (ненарушенных и слабо трансформированных) ландшафтах тайги наряду с почвенной необходимо диагностировать биогенную и антропогенную («кислотные дожди») кислотности таежных экосистем. Это позволяет более полно диагностировать кислотность на уровне экосистемы и выявлять основные источники ионов водорода, участвующие в обменных реакциях катионов, трансформации как почвенных соединений, так и различных продуктов антропогенеза, поступающих в почвенный покров.

При изучении состава и свойств природных почвенных растворов кроме лизиметров широко используются различные приёмы выделения жидкой фазы в лабораторных условиях с помощью центрифугирования, замещения

жидкостями с меньшим поверхностным натяжением (ПАВ - спиртами), инертными газами. Применяют и водные вытяжки. Эти приёмы достаточно полно освещены в методических руководствах по почвоведению.

Заключение диссертации по теме «Экология (по отраслям)», Петухова, Анастасия Александровна

выводы

1. В сосново-лиственничных фациях ЛОД - в катене (плакор-склон-подошва склона холма) впервые выделены при картировании и изучены морфология, химические свойства дерново-подзолов контактно-глееватых супесчаных, развитых на двучленных отложениях. Данные почвы отличают очень высокая обменная и актуальная кислотности, обусловленные ионами Н+ и А13+ (рНксЬ например, достигает 3,0-3,9), содержание обменного А13+ -3,7-8,4 мг/100 г.

2. Исследованы сезонный и годовой масштаб водной миграции ВОВ в дерново-подзолах и подзолах на двучленах в лесопарковых катенах ЛОД и Петрозаводска с помощью метода сорбционных лизиметров. Из лесной подстилки в подзолах на двучленах лесопарка средней тайги вынос Сорг

2 2 ВОВ составляет в среднем 10,9 г/м , вглубь профиля проникает 7,2 г/м" Сопг наблюдения с июля 2011 по ноябрь 2011 г.) - это осенний пик миграции; в дерново-подзолах ЛОД (годовой цикл наблюдений) на плакоре вынос ВОВ составляет 3,8-10,1, а в средней части склона холма - 3,5-12,3 г/м . Нисходящая водная миграция продуктов почвообразования происходит в оглеенном профиле. В гор. подзола Петрозаводска выявлены «миграционные тяжи» светло голубого цвета, косо ориентированные вглубь почвы и в виде бурой «рубашки» окруженные гидрогелями гидроксида железа. При подсыхании гор. Е1Ьё и Вд^ сильно уплотняются, наблюдается сегрегация соединений Ре и Мп в мелкие конкреции. В подзоле ЛОД миграционные тяжи (преимущественные пути миграции) имеют серый цвет. При прохождении иллювиально-железистого барьера в составе ВОВ достоверно увеличивается содержание ФК, что связано с комплексообразованием и трансформацией гидрогелей Ре(ОН)3 в подзолах на вырубках.

3. Уточнено положение о биогенной кислотности таежных экосистем, которая отражает один из экологических механизмов адаптации групп живых организмов к неблагоприятным условиям существования.

4. В транс-элювиальных геохимических ландшафтах лесопарков ЛОД и Петрозаводска активно выражен боковой (латеральный) вынос мигрантов, который приводит к формированию очень мощного контактно-осветленного горизонта Е1ё/Вё. Оподзоливание здесь характеризуется физико-химической направленностью элювиально-глеевого процесса в отличие от гор. Еьё, развитие которого связано с биогеохимической миграцией веществ. На элювиаль-но-оглеенном барьере изменяется и форма миграции Бе, 81, А1, Мп: наряду с ионами, «под защитой» ВОВ мигрируют и коллоиды. В результате восходящей миграции происходит заиливание песчаного субпрофиля, усиление его оглеения (резкое уменьшение эвапотранспирации) и трансформация подзола сначала в глееватый, затем глеевый подзол и в болотно-подзолистую почву.

5. Предложена комплексная оценка химического загрязнения южнотаежной лесопарковой экосистемы с помощью индекса суммарного загрязнения 1сз на примере ЛОД РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, который включает диагностику загрязнения почвы, растительности (коры, хвоинок, опада, лесной подстилки), поверхностных природных вод, снега и водной миграции изучаемых загрязнителей (в данном случае некоторых ТМ). Установлен средний уровень загрязнения. Мониторинг на ЛОД показал, что с 2008 года содержание Си в пыли увеличилось в 222,6 раза (по сравнению с водорастворимой фазой аэрозольных выпадений); Zn-в 156,4 раза; РЬ - 62,8 раза; Сё - в 7,8 раза. При этом концентрация водорастворимых форм ТМ

2~ь 2+ возросла в 2011 г. для ионов Сё в 56,7 раза; Си - более чем на 4 порядка;

2"Ь 2+

Zn - в 7555 раза и РЬ - в 50 раз. Растения ЛОД активно поглощают частицы пыли, сажи и аэрозоли «кислотных дождей», очищая атмосферный воздух. В дальнейшем растительный покров сосредотачивает загрязнители в подкроновых пространствах; отмечаются болезни и гибель древостоя.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Петухова, Анастасия Александровна, 2013 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно -ландшафтных систем земледелия и агротехнологий. Методическое руководство. Ред.: В.И. Кирюшин, A.JI. Иванов. М.: ФГНУ Росинформагротех. 2005.-784 с.

2. Алексеенко В.А. Миграция и концентрация химических элементов в биосфере // В кн. Экологическая геохимия. Учебник. М.: Логос. 2000. -С. 259-296.

3. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия: Учебник. - М.: Логос. 2000. - 627 с.

4. Амельянчик O.A., Воробьева Л.А. Кислотные компоненты водных и солевых вытяжек из подзолистых почв // Почвоведение. 2003. № 3. - С. 389-300.

5. Апарин Б.Ф., Рубилин Е.В. Особенности почвообразования на двучленных породах. Л.: Наука. 1975. - 195 с.

6. Аристовская Т.В. Разложение растительных остатков и процессы гумификации / В кн.: Микробиология процессов почвообразования. Л.: Наука, 1980.-С. 11-54.

7. Арманд А.Д, Таргульян В.О. Некоторые принципиальные ограничения эксперимента и моделирования в географии // Известия АН СССР. Сер. геогр. 1974. № 4. _ с. 129-138.

8. Атлас почв СССР. Ред. И.С. Кауричев и И.Д. Громыко. М.: Колос. 1974.-168 с.

9. Базилевич Н.И., Гребенщиков О.С., Тишков A.A. Географические закономерности структуры и функционирования экосистем. М.: Наука. 1986. - 297 с.

10. Байбеков Р.Ф., Савич В.И., Овчаренко М.М. и др. Методы исследования городских почв. М.: РГАУ-МСХА. 2007. - 202 с.

11. Белобров В.П., Замотаев И.В., Овечкин C.B. География почв с основами почвоведения. М.: Академия. 2004. - 352 с.

12. Биогеохимические основы экологического нормирования. Ред. Башкин В.Н. и др. М.: Наука. 1993. - 304 с.

13. Большаков В.А., Белобров В.П., Шишов Л.Л. Словник. Термины. Их краткое определение, справочные материалы по общей и почвенной экологии, географии и классификации почв. М.: Почвенный ин-т имени В.В. Докучаева - РАСХН. 2004. - 139 с.

14. Боул С., Хоул Ф., Мак-Крекен Р. Генезис и классификация почв. М.: Прогресс. 1977.-415 с.

15. Варшал Г.М., Кащеева И.Я., Сироткина И.С. и др. Изучение органических кислот поверхностных вод и их взаимодействия с ионами металлов // Геохимия. 1979. № 4. - С. 598-607.

16. Варшал Г.М., Велюханова Т.К., Кащеева И.Я. и др. Химические формы элементов в объектах окружающей среды и методы их определения // Известия ТСХА. 1992. Вып. 3. - С. 157-170.

17. Васенев И.И. Почвенные сукцессии. М.: ЖИ. 2008. - 400 с.

18. Васенев И.И., Таргульян В.О. Ветровал и таежное почвообразование (режимы, процессы, морфогенез почвенных сукцессий). М.: Наука. 1995.-247 с.

19. Вернадский В.И. Биосфера. М.: Мысль. 1967. - 348 с.

20. Водяницкий Ю.Н. Изучение тяжёлых металлов в почвах. М.: Почв, ин-т имени В.В. Докучаева. 2005. - 110 с.

21. Водяницкий Ю.Н., Шишов Л.Л. Некоторые почвенные процессы и их изучение по цвету почв. - М.: ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН. 2004. -

22. Возможности современных и будущих фундаментальных исследований в почвоведении / Пер. с англ. М.И. Герасимовой. Научн. ред. В.О. Таргульян. М: ГЕОС, 2000. - 138 с.

23. Генезис и экология почв Центрально-лесного государственного заповедника. Ред. акад. РАН Г.В. Добровольский. М.: Наука. 1979. - 271 с.

24. Герасимов И.П. Глеевые псевдоподзолы Центральной Европы и образование двучленных покровных наносов // Известия АН СССР. Сер. геогр. 1959. №3.-С. 20-30.

25. Герасимов И.П. Элементарные почвенные процессы как основа для генетической диагностики почв // Почвоведение. 1973. - С. 102-113.

26. Герасимова М.И. География почв России. М., МГУ. 2007. - 312 с.

27. Глазовская М.А. Методологические основы эколого-геохимической устойчивости почв к техногенным воздействиям М.: МГУ. 1997.- 127 с.

28. Гречин И.П. Почвы Лесной опытной дачи ТСХА // Известия ТСХА. 1957. Вып. 1 (11). - С. 118-127.

29. Джеррард Дж. А. Инфильтрация / В кн.: Почвы и формы рельефа (комплексное геоморфолого-почвенное исследование). Пер. с англ. Л.: Недра, 1984.-С. 26-31.

30. Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении. Учебник. Изд. 4-е. М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ». 2010. - 336 с.

31. Дмитриев Е.А. О почвенных горизонтах. В кн. Теоретические и методологические проблемы почвоведения. М.: ГЕОС. 2001. - С. 65-75.

32. Дмитриев Е.А. Теоретические и методологические проблемы почвоведения. М.: ГЕОС. 2001. - 375 с.

33. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Функции почв в биосфере и экосистемах (экологическое значение почв). М.: Наука. 1990. - 261 с.

34. Докучаев В.В. Дороже золота русский чернозем// Сост., вступ. статья и комментарии Г.В. Добровольского. М.: МГУ. 1994. - 544 с.

35. Докучаев В.В. Избранные сочинения, т. 3. Картография, генезис и классификация почв. М.: Гос. изд. с.-х. литературы. 1949. - 446 с.

36. Докучаев В.В. Наши степи прежде и теперь. С.- Петербург. 1892.

37. Докучаев В.В. Русский чернозем // Собр. соч. М.-Л.: Изд-во АН СССР. 1949.-620 с.

38. Зайдельман Ф.Р. Подзоло- и глееобразование. М.: Наука. 1974. -

208 с.

39. Зайдельман Ф.Р. Трансформация органического вещества при оглеении и его роль в миграции Fe, Al. В кн. Подзоло- и глееобразование. М.: Наука. 1974.-с. 22.

40. Зайдельман Ф.Р., Никифорова A.C. Генезис и диагностическое значение новообразований почв лесной и лесостепной зон. М.: МГУ. 2001. -216 с.

41. Зольников В.Г. Дискуссионные вопросы использования научного наследия В.В. Докучаева и Н.М. Сибирцева // В Сб. материалов науч. сессии, посвящ. 130-летию со дня рождения Н.М. Сибирцева «Исследование почв на Европейском Севере». Архангельск. 1990. - С. 18-29.

42. Зонн C.B. Железо в почвах. М.: Наука, 1982. - 206 с.

43. Иванова С.Е., Соколова Т.А., Лукьянова О.Н. Развитие работ A.A. Роде по изучению лесных подзолистых почв методом потенциометри-ческого титрования в связи с проблемой изменения почв под влиянием кислых осадков. // Почвоведение. 1996. № 5. - С. 620-629.

44. Иванова С.Е., Соколова Т.А. О способах представления данных, воспроизводимости и информативности результатов непрерывного потен-циометрического титрования почвенных суспензий и вытяжек из почв. // Вестник МГУ. Серия Почвоведение. 1998. № 4. - С. 16-21.

45. Изотов В.Ф. Ход промерзания и оттаивания почвы в заболоченных лесах северной подзоны тайги / Почвоведение. 1968. № 6. - С. 117-124.

46. Караванова Е.И., Белянина Л.А., Степанов A.A. Водорастворимое органическое вещество и кислотность почвенных растворов главных типов почв ЦЛГПБЗ // Почвоведение. 2007. № 5. - С. 1-13.

47. Караванова Е.И., Малинина М.С. Пространственная и временная вариабельность элементного состава почвенных растворов торфянисто-подзолистых глееватых почв // Почвоведение. 2007. № 8. - С. 927-936.

48. Караванова Е.И., Тимофеева Е.А. Химический состав растворов макро- и микропор поверхностных горизонтов некоторых почв ЦЛГПБЗ // Почвоведение. 2009. № 12. - С. 1456-1463.

49. Карпачевский Л.О. Лизиметрические методы оценки выноса веществ из почвы // В кн. Лес и лесные почвы. М.: Лесная промышленность. 1981.-С. 69-76.

50. Карпачевский Л.О. Экологическое почвоведение. М.: ГЕОС. 2005.-336 с.

51. Карпачевский Л.О., Строганова М.Н. Общие закономерности почвообразования в лесной зоне. В Сб. Почвообразование в лесных биогеоценозах. М.: Наука. 1989. - С. 5-12.

52. Карпухин А.И., Фокин А.Д. Применение гелевой хроматографии для определения молекулярной массы фульвокислот // Известия ТСХА. 1970. Вып. 5.-С. 131-136.

53. Карпухин А.И., Яшин И.М., Черников В.А. Формирование и миграция комплексов водорастворимых органических веществ с ионами тяжёлых металлов // Известия ТСХА. 1993. Вып. 2. - С. 107-126.

54. Касимов Н.С. и др. Эколого-геохимические оценки городов // Вестник МГУ. Сер. Географ.. 1990. № 3. - С. 3-12.

55. Кауричев И.С. Подзолообразование и поверхностное оглеение почв // Известия ТСХА. Вып. 2. - С. 119-128.

56. Кауричев И.С., Кащенко B.C., Яшин И.М. Некоторые аспекты подзолообразования в почвах средней тайги // Известия ТСХА. 1976. Вып. 2. -С. 81-90.

57. Кауричев И.С., Ноздрунова Е.М. Условия образования и масштабы миграции органоминеральных соединений в почвах таёжно-лесной зоны// Известия ТСХА. 1969. Вып. 3. - С. 103-110.

58. Кауричев И.С., Савич В.И., Степанова Л.П. Геохимическая характеристика ландшафтов. Орел: ОГАУ. 2004. - 214 с.

59. Кауричев И.С., Яшин И.М. Образование водорастворимых органических веществ как стадия превращения растительных остатков // 1989. Вып. 1.-С. 47-57.

60. Кауричев И.С., Яшин И.М., Карпухин А.И., Платонов И.Г. Особенности мобилизации и трансформации водорастворимых органических веществ в подзолистых почвах Архангельской области // Известия ТСХА. 1991. Вып. З.-С. 71-84.

61. Кауричев И.С., Яшин И.М., Черников В.А. Теория и практика метода сорбционных лизиметров в экологических исследованиях М.: МСХА. 1996.- 144 с.

62. Кашанский А.Д. Подзолистые почвы на двучленных наносах Европейского Севера России. В сб. «Современные почвенные процессы». М.: ТСХА. 1974.-С. 45-61.

63. Кашанский А.Д., Платонов И.Г. Тяжелые металлы в почвах хозяйственных объектов МСХА. В сб. международной научной конференции «Современные проблемы загрязнения почв». М.: МГУ. 2004. - С. 56-57.

64. Кащенко B.C., Яшин И.М., Самозвон Н.М. Аллювиальные почвы нижнего течения рек Мезени и Кулоя // Известия ТСХА. 1984. Вып. З.-С. 100-109.

65. Киселев Г.П., Зыков С.Б., Баженов A.B. Радиоактивные исследования почв Беломорско-Кулойского плато в связи с кимберлитовым магматизмом. К 70-летию геологической службы на Европейском Севере России. Материалы Межд. научной конф. Архангельск. 2001. - 76 с.

66. Классификация и диагностика почв России. Ред. Г.В. Добровольский. М.: РАСХН, МГУ имени М.В. Ломоносова. 2004. - 342 с.

67. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос. 1977. - 224

с.

68. Классификация почв России. Ред. Л.Л. Шишов. М.: Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева. 2000. - 235 с.

69. Ключи к таксономии почв. Департамент сельского хозяйства США. Линкольн, Небраска. 1995.-385 с.

70. Козловский Ф.И. Теория и методы изучения почвенного покрова. М.: Геос, 2003.-535 с.

71. Ковалевский В.В. Шунгит или высший антраксолит? / Записки Российского минералогического общества. 2009. Ч. CXXXVIII. № 5. - 97 с.

72. Колосов Г.Ф. Артефакты лизиметрического метода исследования почв // Тезисы докладов Всероссийской конференции «Лизиметрические методы исследования почв». М.: МГУ имени М.В. Ломоносова. 1998.

73. Копцик Г.Н., Макаров М.И., Киселева В.В. Принципы и методы оценки устойчивости почв к кислотным выпадениям. М.. Изд. МГУ, 1998. -96 с.

74. Корнблюм Э.А., Любимова И.Н., Турсина Т.В. Мозаичные почвенные профили и способы их описания // Почвоведение. 1972. № 8. - С. 3644.

75. Красильников H.A., Кореняко А.И., Мирчинк Г.Г.. О токсикозе подзолистых почв. // Известия АН СССР.- Сер. Биолог. 1955. Вып. 3. - С. 3348.

76. Кудеярова А.Ю. Использование сорбционных лизиметров для изучения влияния фосфатов на перенос в почве металлов и органического углерода. Тезисы докладов «Лизиметрические исследования почв». М.: МГУ, 1998.-С. 101-104.

77. Лапин И.А., Красюков В.Н. Роль гумусовых веществ в процессах комплексообразования и миграции металлов в природных водах // Водные ресурсы. 1986. № 1. - С. 134-144.

78. Лархер В. Экология растений. М.: Мир. 1978. - 384 с.

79. Лесные почвы Европейского Севера. Библиогр. указ. трудов Паршевникова А.Л. (ред. Л.А. Варфоломеев). Архангельск. 2000. - 33 с.

80. Ливеровский Ю.А. Почвы СССР (географическая характеристика). М.: Мысль. 1974. - 462 с.

81. Лукина Н.В., Никонов B.B. Биогеохимические циклы в лесах Севера в условиях аэротехногенного загрязнения. Апатиты. - Ин-т проблем промышленной экологии Севера. 1996. т. 1. - 213 е.; т. 2 - 195 с.

82. Лукина Н.В., Никонов В.В. Кислотность подзолистых Al-Fe-гумусовых почв сосновых лесов в условиях аэротехногенного загрязнения // Почвоведение. 1997. № 7. - С. 879-891.

83. Малинина М.С., Иванилова C.B. Фенольные соединения в растворах различных типов почв Центрального лесного заповедника // Почвоведение. 2008. № 4. - С. 421 - 430.

84. Методические рекомендации по проведению полевых и лабораторных исследований почв и растений при контроле загрязнения окружающей среды металлами. Под ред. Н.Г. Зырина и С.Г. Малахова. М.: МГУ. 1981. - 107 с.

85. Милащенко Н.З., Соколов O.A., Брайсон Т., Черников В.А. Устойчивое развитие arpo ландшафтов. Экологическая безопасность и устойчивое развитие. Книга 2, т. 1 и т. 2. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 2000. 315 с. и 282 с.

86. Михайлов И.С. Морфологическое описание почвы (вопросы стандартизации и кодирования). М.: Изд-во Наука. 1975. - 71 с.

87. Морозов C.B. Постижение Соловков (очерки и материалы). Изд. 2. М.: Товарищество Северного Пароходства. 2004. - 186 с.

88. Морозова P.M. Почвообразование на песчаных отложениях Карелии. В кн. Почвы лесов Карелии. Петрозаводск. Ин-т Леса КНЦ. 1978. - С. 443.

89. Морозова P.M., Федорец Н.Г. Современные процессы почвообразования в хвойных лесах Карелии. Петрозаводск. 1992. - 282 с.

90. Наумов В.Д. География почв. Москва. КолосС. 2008. - 288 с.

91. Наумов В.Д., Поляков А. Н. 145 лет Лесной опытной даче РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева: Учебное пособие. М.: МСХА. 2009. - 512 с.

92. Никитин Е.Д. Миграция Бе в почвах таёжно-лесных ландшафтов // Почвоведение. 1980. № 9. - С. 13-22.

93. Никитин Е.Д. О восходящей миграции некоторых соединений в подзолистых почвах // Научн. докл. высш. шк. - Биологические науки. 1979. № 10.-С. 83-86.

94. Общесоюзная инструкция по почвенным обследованиям и составлению крупномасштабных почвенных карт землепользования. М.: Колос. 1977.

95. Пачепский Я.А. Полуэмпирические модели переноса и аккумуляции влаги, ионов и химических соединений в мелиорируемых почвах / В кн.: Математические модели процессов в мелиорируемых почвах. М.: МГУ, 1992. -С. 43-81.

96. Перевозчикова Е.М, Тойкка М.А., Левкина Т.Н. К геохимии микроэлементов в ландшафтах Карелии (материалы к X Международному съезду почвоведов) // В кн. Почвенные исследования в Карелии. Петрозаводск. Ин-т Леса КНЦ. 1974. - С. 23-36.

97. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. М.: Высшая школа. 1975. - 342 с.

98. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М.: Астрея-2000. 1999.

99. Петрухин В.А. Фоновое содержание РЬ, Н§, Аб, С<1 в природных средах (по мировым данным). // Мониторинг фонового загрязнения природных сред. Л.: Гидрометеоиздат. 1986. Вып. 3. - С. 3-27.

100. Полынов Б.Б. Избранные труды. М.-Л.: Изд-во АН СССР. 1951. -

721 с.

101. Поляков А.Н., Наумов В.Д. Таксационно-лесоводственная и почвенная характеристика пробных площадей лесной опытной дачи МСХАУ/ Известия ТСХА. 2003. Вып.З. - С. 156-176.

102. Пономарёва В.В. Теория подзолообразовательного процесса (биохимические аспекты). М.: Наука. 1964. - 377 с.

103. Почвенная номенклатура и корреляция. Петрозаводск. 1999. -

435 с.

104. Почвенная съёмка. М.: АН СССР. 1959. - 343 с.

105. Почвенные исследования на Европейском Севере (библиографический указатель литературы за 1763-2001 гг.). Ред. JI.A. Варфоломеев. Архангельск: РАН, ДОП. 2002. - 231 с.

106. Почвенный покров и земельные ресурсы Российской Федерации. Ред. Шишов JI.JI. М.: Почвенный ин-т имени В.В. Докучаева. 2001. - 400 с.

107. Почвенный справочник. Перевод с франц. Ред. М.И. Герасимова. Смоленск: Ойкумена. 2000. - 285 с.

108. Почвообразование в лесных биогеоценозах. Ред. Г.В. Добровольский. М.: Наука. 1989. - 105 с.

109. Почвы Карелии: геохимический атлас / Н.Г. Федорец, О.Н. Бах-мет, А.Н. Солодовников, А.К. Морозов; Ин-т леса КарНЦ РАН. - М.: Наука, 2008.-47 с.

110. Почвы Мира (атлас). Ред. В. Цех, Г. Хинтермайер-Эрхард. М.: Академия. 2007. - 120 с.

111. Пузаченко Ю.Г., Скулкин B.C. Структура растительности лесной зоны СССР: системный анализ. М.: Наука. 1981. - 275 с.

112. Пузаченко Ю.Г, Штефанов C.B. Место биосферных заповедников в реализации стратегии устойчивого развития. В Сб. Труды Центрально-лесного ГБЗ. Материалы юбилейной конференции, посвященной 75-летию заповедника. Великие Луки. 2007. - С. 137-173.

113. Путеводитель почвенных экскурсий (южная Карелия). Ред. P.M. Морозова, Н.Г. Федорец, О.Н. Бахмет. Петрозаводск. 2005. - 79 с.

114. Райе Э. Аллелопатия / Пер. с англ: М.: Мир, 1978. - 392 с.

115. Рачинский В.В., Фокин А.Д., Талдыкин С.А. Исследование потоков почвенной влаги и миграция веществ в подзолистых почвах изотопно-индикаторным методом // Почвоведение. 1982. № 2. - С. 67-73.

116. Роде A.A. К вопросу об оподзоливании и лессиваже // Почвоведение. 1964. № 7. _ с. 9 - 22.

117. Роде A.A. Некоторые данные о физико-химических свойствах водорастворимых веществ в лесных подстилках. // Почвоведение. 1941. № 3. -С. 103-128.

118. Роде A.A. Система методов исследования в почвоведении. Новосибирск: Наука, 1971. - 92 с.

119. Роуэлл Дэвид. Природа почвенной кислотности. В кн.: Почвоведение: методы и использование. Ред. Б.Н. Золотарева. М.: Колос. 1998. - С. 222-251.

120. Савинов Ю.А. Четвертичная геология Севера Русской равнины. Л.: ЛГУ. 1971.- 192 с.

121. Савич В.И. Теоретические основы определения предельно допустимых концентраций (ПДК) компонентов для экологической системы почва - растение - среда // Доклады ВАСХНИЛ. 1991.

122. Савич В.И. Термодинамика трансформации соединений ионов в почве // Итоги науки (Сер. Печвоведение и агрохимия). 1986. Т. 6. - С. 7-86.

123. Савич В.И. с соавт. Развитие древесных насаждений как биологический тест на загрязнение почв в условиях Московской области // Известия ТСХА. 1998. Вып. 4. - С. 1-19.

124. Савич В.И. с соавт. Почвы мегаполисов: их экологическая оценка, использование и создание (на примере г. Москвы). М.: Агробизнес центр. 2007 - 660 с.

125. Садыков О.Ф. Экологическое нормирование: проблемы и перспективы // Экология. 1989. № 3. - С. 3-11.

126. Сает Ю.Е., Ревич Б.А. Эколого-геохимические подходы к разработке критериев нормативной оценки состояния городской среды // Известия АН СССР. Сер. география. 1988. № 4.

127. Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. и др. Геохимия окружающей среды. М.: Наука. 1990. - 335 с.

128. Север Европейской части СССР. Ред. И.П.Герасимов и Г.Д. Рихтер. М.: Наука. 1966. - 450 с.

129. Систематический список почв Архангельской области с диагностическими показателями. B.C. Кащенко и др. М.: МСХА. 1980. - 42 с.

130. Скляров Г.А., Шарова A.C. Почвы лесов Европейского Севера. М.: Наука. 1970-271 с.

131. Скопина В.В., Щенникова JI.A. Архитектурно-художественный ансамбль Соловецкого монастыря. М.: Искусство. 1983. - 183 с.

132. Соколов И.А. Теоретические проблемы генетического почвоведения. Новосибирск. Наука. Сиб. отд-ние. 1993 - 232 с.

133. Солнцев H.A. В защиту закона Докучаева // Ландшафтный сборник. М: МГУ. 1973. - С. 5-28.

134. Таргульян В.О. Почвообразование и выветривание в холодных гумидных областях. М.: Наука. 1971. - С. 218-221; 240-246.

135. Таргульян В.О., Соколова Т.А., Бирина А.Г., Куликов A.B., Це-лищева Л.К. Организация, состав и генезис дерново-палево-подзолистой почвы на покровных суглинках. (Морфологическое описание - 54 е.; Аналитическое исследование - 110 е.). М.: Наука. 1974.

136. Теории и методы физики почв. Ред. Е.В. Шеин и Л.О. Карпачев-ский. М.: Изд-во «Гриф и К». 2007. - 616 с.

137. Толковый словарь по почвоведению (Под ред. A.A. Роде). Изд.: Наука, 1975.-286 с.

138. Толпешта И.И., Соколова Т.А. Подвижные соединения алюминия в почвах катен южной тайги. // Почвоведение. 2010. № 8. - С. 959-968.

139. Тонконогов В.Д. Глинисто-дифференцированные почвы европейской территории Союза. Дис. докт. с.-х. наук. М.: Почвенный институт имени В.В. Докучаева. 1988. - 387 с.

140. Тонконогов В.Д. К генетической классификации и географии глинисто-дифференцированных почв Европейской территории Союза // Почвоведение. 1985. № 4. - С. 5-16.

141. Тонконогов В.Д. Особенности наложенного альфегумусового подзолообразования в профиле глинисто-дифференцированных почв. В кн. Глинисто-дифференцированные почвы Европейской России. М.: 1997. РАСХН. - С. 120-127.

142. Трофимов С.Я., Караванова Е.И., Белянина J1.A. Состав поверхностных вод Центрального лесного государственного природного биосферного заповедника // Почвоведение. 2009. № 1. - С. 56-63.

143. Условные обозначения для крупномасштабных почвенных карт. М.: Институт Росгипрозем. 1974.

144. Федорец Н.Г., Бахмет О.Н., Морозова P.M., Солодовников А.Н. Почвы и почвенный покров особо охраняемых природных территорий Карелии. Петрозаводск. Институт Леса РАН. 2009. - 109 с.

145. Фокин А.Д. Динамическая характеристика гумусового профиля почвы // Известия ТСХА. 1975. Вып. 4. - С. 80-88.

146. Фокин А.Д. О роли органического вещества почв в функционировании природных и сельскохозяйственных экосистем // Почвоведение. 1994. №4.-С. 40-45.

147. Фокин А.Д., Варламов В.А., Манькова Т.С. Миграция железа в песчаных подзолистых почвах при усилении гидроморфизма под влиянием [Рыбинского] водохранилища. // Почвоведение. 1984. № 6. - С. 31-39.

148. Фокин А.Д., Карпухин А.И., Раджабова П.А. Микробиологическая деструкция органического вещества как фактор мобилизации труднорастворимых минеральных соединений // Известия ТСХА. 1996. № 3. - С. 97104.

149. Фридланд В.М. (ред.) Почвенная карта РСФСР. М.: ГУГК. 1988.

150. Шеин Е.В., Карпачевский Л.О. Толковый словарь по физике почв. М.: ГЕОС. 2003. - 124 с.

151. Цифровая модель суши с разрешением 90 м. The NASA Shuttle Radar Topographic Mission (SRTM): http: //srtm.csi.criar.org/

152. Шишов JI.JL, Кауричев И.С., Большаков В.А., Муромцев Н.А., Яшин И.М., Орлова Л.П. Лизиметры в почвенных исследованиях. М.: РАСХН, Почвенный ин-т имени В.В. Докучаева. 1998. - 264 с.

153. Шеин Е.В., Карпачевский Л.О. Теории и методы физики почв. Коллективная монография. М.: Изд-во Гриф и К. 2007. - 616 с.

154. Экогеохимия городских ландшафтов. Ред. Касимов Н.С. М.: МГУ. 1995.-336 с.

155. Экология Северной Двины. Архангельск. Изд. дом «ЭЛПА» 1999. - 228 с.

156. Юфит С.С. Яды вокруг нас: вызов Человечеству. М.: Классике Стиль. 2002. - 368 с.

157. Ярков С.П. Почвы лесолуговой зоны. М.: АН СССР. 1961. - 318

с.

158. Ярков С.П. Образование подзолистых почв. М.: АН СССР. 1954.

-82 с.

159. Яшин И.М. Взаимодействие гидроксида железа, препаратов гу-миновых кислот и доломита с водорастворимыми органическими веществами подзолистых почв // Известия ТСХА. 1991. Вып. 5. - С. 46-61.

160. Яшин И.М. Водная миграция веществ в глееподзолистых почвах северной тайги // Известия ТСХА. 2006. Вып. 4. - С. 21- 27.

161. Яшин И.М. Водорастворимые органические вещества почв таежной зоны и их экологические функции. Дисс. д-ра биол. наук. M.: МСХА. 1993.-491 с.

162. Яшин И.М. Методология и опыт исследования органических веществ лизиметрических (и природных) вод таежных ландшафтов //В кн. Материалы Международного симпозиума «Методы исследования органического вещества почв». Владимир: РАСХН. 2005. - С. 481- 487.

163. Яшин И.М. Некоторые свойства соединений фульвокислотного характера дерново-подзолистых почв // В сб.: Органическое вещество и плодородие почв. М.: МСХА, 1983. - С. 43-56.

164. Яшин И.М. Об эффекте «гумусовой занавески» в глееподзоли-стых почвах северной тайги Архангельской области// Сб. трудов «Экология и почвы». Избранные лекции. Пущино. ИФХ и БП РАН. 2006. С. - 327-330.

165. Яшин И.М. Почвы северо-таёжных ландшафтов острова Большой Соловецкий Архангельской области // Сб. трудов, посвящ. 145-летию со дня рождения Н.М. Сибирцева. Архангельск. 2005. - С. 23-26.

166. Яшин И.М. Элементы симметрии и асимметрии почвенного покрова таежно-лесной зоны // Известия ТСХА .1988. Вып. 2. - С. 78-86.

167. Яшин И.М., Васенев И.И., Ворников Д.В., Петухова A.A. Экологическое состояние и деградация черноземов Приволжской возвышенности (на примере учхоза «Муммовское» Саратовской области) // Известия ТСХА. 2012. Вып. 1.-С. 41-52.

168. Яшин И.М., Гавриков Г.Г. Элементарные структуры почвенного покрова южной части Архангельской области // Известия ТСХА. 1986. Вып. 6.-С. 73-84.

169. Яшин И.М., Карпачевский JI.O. Экогеохимия ландшафтов. Учебное пособие. М.: РГАУ-МСХА. 2010. - 224 с.

170. Яшин И.М., Карпухин А.И. Генезис и экологические функции фульвокислот подзолистых почв тайги. III Международная конференция по лесному почвоведению «Продуктивность и устойчивость лесных почв». Петрозаводск. 7-11 сентября 2009. - С. 28-30.

171. Яшин И.М., Карпухин А.И., Кузнецов П.В. Трансформация барьеров миграции в автономных ландшафтах пригорода Петрозаводска. III Международная конференция по лесному почвоведению «Продуктивность и устойчивость лесных почв». Петрозаводск. 7-11 сентября 2009. - С. 329-331.

172. Яшин И.М., Карпухин А.И., Платонов И.Г., Черников В.А. Статика сорбции водных растворов фульвокислот доломитизированным известняком // Известия ТСХА. 1991. Вып. 4. - С. 17-31.

173. Яшин И.М., Кауричев И.С. Особенности процессов глее- и подзолообразования в почвах таежных экосистем // Известия ТСХА. 1996. Вып. 1.-С. 79-97.

174. Яшин И.М., Кауричев И.С. Роль низкомолекулярных органических кислот в абиогенной трансформации гумусовых веществ в почвах таеж-но-лесной зоны // Известия ТСХА. 1992. Вып. 5. - С. 36-49.

175. Яшин И.М., Кауричев И.С., Черников В.А. Экологические аспекты гумусообразования // Известия ТСХА. 1996. Вып. 2. - С. 59-71.

176. Яшин И.М., Кашанский А.Д., Петухова A.A., Когут Л.П. Ланд-шафтно-геохимическая диагностика почв Европейского Севера России. М.: Издательство РГАУ-МСХА, 2012. - 158 с.

177. Яшин И.М., Кашанский А.Д., Петухова A.A., Пескарев A.A. Изучение барьерно-геохимических функций подзолов на двучленных породах в лесопарковых фациях тайги. Материалы докладов VI съезда общества почвоведов им. В.В. Докучаева «Почвы России: современное состояние и перспективы изучения и использования». Секция К. Лесное почвоведение. Петрозаводск. 2012.-С. 258-260.

178. Яшин И.М., Кащенко B.C. Миграция водорастворимых органических соединений в супесчаных глееподзолистых почвах Севера Европейской части СССР // Известия ТСХА. 1984. Вып. 6. - С. 59-71.

179. Яшин И.М., Кащенко B.C., Платонов И.Г., Самозвон Н.М. К характеристике почвенного покрова Архангельской области // Известия ТСХА. 1986. Вып. 1.-С. 101-109.

180. Яшин И.М., Кащенко B.C., Самозвон Н.М., Винокуров Л.О. Почвенное районирование территории Архангельской области // Известия ТСХА. 1986. Вып. 2.-С. 65-75.

181. Яшин И.М., Кузнецов П.В., Буринова Б.В. Исследование барьеров миграции ТМ в почвах Лесной опытной дачи РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева // Известия ТСХА. 2010. Вып. 3. - С. 9-23.

182. Яшин И.М., Кузнецов П.В., Петухова A.A. Экогеохимическая оценка почв и лесопарковых фаций Петрозаводска // Известия ТСХА. 2011. Вып. 4.-С. 30-43.

183. Яшин И.М., Муксин Аль-Амери. Биохимический состав и экологические функции веществ смолы BoswEllia Sacra // Известия ТСХА. 2001. Вып. 4.-С. 88-105.

184. Яшин И.М., Мухин Е.В. Перспективы применения лизиметрического метода в почвоведении и экологии // Известия ТСХА. 2003. Вып. 2. -С. 40-62.

185. Яшин И.М., Мухин Е.В., Карпухин А.И. Эколого-геохимическая характеристика почв лесных и лесопарковых ландшафтов низовья р. Сев. Двины // Известия ТСХА. 2004. Вып. 4. - С. 19-37.

186. Яшин И.М., Петухова A.A., Грачев Д.А. Экологические аспекты глее- и подзолообразования в экосистемах тайги // Известия ТСХА. 2011. Вып. 5.-С. 13-26.

187. Яшин И.М., Постников Д.А., Таллер Е.Б. Экологическое состояние и генезис почв учхоза «Дружба» Ярославской области // Доклады ТСХА. 2011. Часть 1.-С. 335-339.

188. Яшин И.М., Пузырев C.B., Мухин Е.В. Ландшафтоведение: лабораторный практикум. M.: МСХА. 2004. - 75 с.

189. Яшин И.М., Пузырев C.B., Мухин Е.В. Основы ландшафтоведе-ния: эколого-геохимические аспекты. М.: МСХА. 2004. - 212 с.

190. Яшин И.М., Раскатов В.А., Шишов Л.Л. Водная миграция химических элементов в почвенном покрове. М.: МСХА. 2003. - 316 с.

191. Яшин И.М., Сердюкова A.B., Петухова A.A., Грачев Д.А. Изучение миграционных потоков тяжелых металлов для диагностики загрязнения таежных экосистем // Известия ТСХА. 2012. Вып. 2. - С. 20-31.

192. Яшин И.М., Шишов Л.Л., Раскатов В.А. Почвенно-экологические исследования в ландшафтах М.: МСХА. 2000. - 560 с.

193. Яшин И.М., Черников В.А., Карпухин А.И., Пельтцер A.C. Влияние железофульватных комплексов на поступление фосфора в проростки кукурузы // Известия ТСХА. 1990. Вып. 1. - С. 57-68.

194. Abrahamsen G. Effect of acid deposition on forest soil and vegetation. // Phil. Trans. K. Soc. bond. 1984. B. 305. - P. 369-382.

195. Anderson H.A., Berrow M.L., Farmer V.C., Hepburn A., RussEll J.D., WAlker A.D. A reassessment of podzol formation processes. J. Soil Sei. 1982, 33. № l.-P. 125-136.

196. Andreas N. Grohmann, Martin JekEl, Andreas Grohmann, Regine Szewzyk, Ulrich Szewzyk. Wasser: Chemie, Microbiologie und nachhAltige Nutzung. Studium. Druckhaus «Thomas Müntzer». Berlin. 2011. - 368 s.

197. Antonovic G.M. Classification of damaged soils, Trans-section of 13th congress of the InternationAl Society of Soil Sciences. Hamburg. FGR. 1986. 3. -P. 1036-1037.

198. Arbeitskreis fur Bodensystematik der DGB: Systematik der Boden und der bodenbildendenSubstrate Deutschlands. - Mitt. Dt. Bodenkndl. Ges. Oldenburg. 1998.-86-180 s.

199. Bache B. W. Aluminium mobilization in soil and waters // J. Geol. Soc. London. 1986. 143.-P. 699-706.

200. BloomfiEld С. A study of podsolization. Part 1. - J. Soil Sei., 1953b, v. 4, p. 5-16.

201. Bodenkundliche Kartieranleitung. 5. verbeserte und erweiterte Auflage. Mitarbeit bei ausgewählten KapitEln: Altermann M, Blankenburg // J., Blume H.-P. u. a. Hannover. 2005. - 438 s.

202. Brady N. С. The nature and properties of soils. Macmillan Publ. Co. New-York. 1984.-750 p.

203. Brides E.M. World Soils. Cambridge University Press. 1979.

204. GlobAl EnvironmentAl Monitoring System (GEMS). SCOPE Report 3. Canada. 1973.-74 p.

205. Demonstrationsvorhaben WAldklimastation im Staatlichen Russischen Biospharenschutzgebiet «ZentrAles WAldreservat». Leiter: T. Preuhsler, Martin KennEl. Freising. 1994. - 267 s.

206. Dieter H., Hergt M. Atlas zur Ökologie, 4. Aufl. - Deutscher Taschenbuch Verlag. München. 1998.

207. Drever J.I., Stillings L.L. The role of organic acids in minerAl weathering // Colloids and Surfaces. A. PhysicochemicAl and Engineering Aspects. 1997 V 120.-P. 167-181.

208. Duchaufour Ph. Lessivage et podsolization // Rev. Forest. Franc. 1951. № 10.-P. 31-43.

209. DudAl R. Etude morphologique et genetique //Agriculture, Louvain, 1953. Oct.-P. 15-31.

210. Dupuis Th., Jambu P., Dupuis J. Action of fulvic acids on silicomag-nesian gEls and magnesium silicates. Sei. sol. 1981. № 1. - P. 41-42.

211. Florineth F.O. Pflanzen statt Beton. Skript fur Vorlesung: Ingenieurbiologie. Wien. 2004.

212. Gadd Geoffrey M. Geomycology biogeochemicAl transformations of rocks, minerAls, metAls and radionuclides by fungi, bioweathering and bioremed-iation. // mycologicAl Research. 2007 V, III. - P. 3-49.

213. Karl Stahr, Ellen KandEler, Ludger Herrmann, Thilo Streck Bodenkunde und Standortlehre. Stuttgart (Hohenheim). 2008. -318 s.

214. Kubiena W. L. Bestimmungsbuch und Sistematik der Boden Europas. Stuttgart. 1953.

215. Kubiena W.L. Zur Micromorphologie, Systematik und Entwicklung der rezenten und fossilen Lossboden, EiszeitAlter und Gegenwart. 1956. Bd. 7. -S. 27-29.

216. Kundler P. Zur Kenntnis der Rasenpodsol und grauer WAldboden MittElrusslands im Vergleich mit den Boden lessives des westlichen Europas // Z. Pflanz. Dung. Bodenk. 1959. Bd. 86. H. 1.

217. McHAle M.R., Burns D.A., Lawrence G.B., Murdoch P.S. Factors controlling soil water and stream water Aluminum concentrations after a Clearcut in a forested watershed with cAlcium-poor soils //Biogeochemistry. An InternationAl JournAl. 2007. V 85. Issue 3. - P. 311-331.

218. Muckenhausen E. WasserhaushAlt der Pseudogley und dessen Bedeutung fur die Pflanzen. Verhandl. II und IV Komiss. Int. Bodenk. Ges. 1958. Bd. 2.

219. MunsEll soil color charts. BAltimore. 1975.

220. Opportunities in Basic Soil Science Research. - Editors: G. Sposito, R. J. Reginato. Перевод с англ. М.И. Герасимовой (Возможности современных и будущих фундаментальных исследований в почвоведении). М.: ГЕОС. 2000. - 138 с.

221. Petersen L. Podzols and podzolisation. Copenhagen. 1976.

222. Ramann E. Bodenkunde. Berlin. 1905.

223. RiedEl W., Lange H. (Hrsg.) Landschaftsplanung. 2. Auflage. Spektrum Akad. Verlag. Heideberg - Berlin.

224. Scheinost A.C., Schwertmann U. Color identification of iron oxides and hydro-xysulfates: use and limitations // Soil Sei. Soc. Am. J. 1999. V. 63. - P. 1463-1471.

225. Schwertmann U. Occurrence and formation of iron oxides in various pedo-enviroment // Iron in Soil and Clay MinerAls. Dordrecht: ReidEl, 1988. - P. 267-308.

226. Soil processes and the carbon cyCle. CRS Press. 1997. - 615 p.

227. Soil taxonomy. USDA. 1999. - 869 p.

228. Stevenson E.J. Humic chemistry, genesis, composition, reaction. N.Y., John Wiley, 1982. - 444 p.

229. Ulrich В. Ökologische Gruppierung von Boden nach ihrem chemischen Bodenzustand // Pflanzenernahrung und Bodenkunde. 1981. 144. - S. 289305.

230. Ulrich B. Die Rolle Bodenversauerung beim WAldsterben: Langfristige Konsequenzen und fostliche Möglichkeiten // Forstwissenschaftliches Zen-trAlblatt.1986. Bd. 105. - S. 421-435.

231. Ulrich B. Natur AI and anthropogenic components of soil acidification // Z. Pflanzenernaehr. Bodenk. 1986. V. 149. - P 702-717.

232. Ulrich B. Soil acidity and its rElation to acid deposition. In: Effects of accumulation of air pollutants in forest ecosystems. Dordrecht. 1983. - P. 127-146.

233. UmwElt-Gerate-Technik (KatAlog): Lysimeterversuche. Muncheberg. 2011. - 209 s. (www.ugt-online.de).

234. Treter U. Grundzuge der Bodengeographie. - UTB Wiesbaden 1998.

235. SprengEl C. Die Bodenkunde oder die Lehre vom Boden. Leipzig.

1837.

r

236. Wrich B. Die UmwEltbeeinflussung des NahrstoffhaushAltes eines bodensaueren BuchwAldes // Forstw. Cbl. 1975. 94. - P. 280-287.