Процеси міграції важких металів у гідроморфних ґрунтах Полісся під впливом осушення

Abstract

З'ясовано, що забруднення навколишнього середовища, зокрема осушених ґрунтів, набуває значних масштабів. Це насамперед пов'язано з надмірним надходженням хімічних елементів у біосферу внаслідок інтенсивного використання пестицидів, внесення підвищених норм мінеральних добрив та меліорантів. Це сприяє надходженню в ґрунт важких металів, які накопичуються у верхньому шарі ґрунту та в надалі мігрують по ґрунтовому профілю, потрапляють у ґрунтові води та забруднюють сільськогосподарську продукцію. За результатами досліджень встановлено, що під впливом довготривалого осушення відбувається процес вимивання мулистої фракції в нижні горизонти ґрунтового профілю, що тісно пов'язано з важкими металами. Отримані експериментальні дані свідчать, що внаслідок осушення та тривалого сільськогосподарського використання спостережено вимивання рухомих форм важких металів із верхніх генетичних горизонтів гумусово-елювіального горизонту в нижні у дерново-середньопідзолистих глейових супіщаних ґрунтах. Розподіл рухомих форм важких металів по профілю дерново-середньопідзолистих глейових супіщаних ґрунтів має такий характер: як в осушених, так і в неосушених ґрунтах, спостережено найвищі концентрації рухомих форм досліджуваних елементів у гумусово-елювіальному горизонті. Внаслідок тривалого осушення вимиваються важкі метали з гумусово-елювіального й елювіального горизонту та вмиваються і фіксуються їх в ілювіальному генетичному горизонті ґрунтового профілю на глибині 50–60 см (за винятком молібдену та кобальту, які закріплюються також і в горизонті, перехідному до материнської породи). Причому найінтенсивніше накопичуються в ілювіальному горизонті мідь, бор і свинець.

Установлено, что загрязнение окружающей среды, в том числе осушенных почв, приобретает значительных масштабов. Это в первую очередь связано с избыточным поступлением химических элементов в биосферу за счет интенсивного использования пестицидов, внесения повышенных норм минеральных удобрений и мелиорантов. Это способствует поступлению в почву тяжелых металлов, которые накапливаются в верхнем слое почвы и в дальнейшем мигрируют по почвенному профилю, попадают в грунтовые воды и загрязняют сельскохозяйственную продукцию. В результате исследований установлено, что под влиянием длительного осушения происходит процесс вымывания илистой фракции в нижние горизонты почвенного профиля, что тесно связано с тяжелыми металлами. Полученные экспериментальные данные свидетельствуют, что в результате осушения и длительного сельскохозяйственного использования происходит вымывание подвижных форм тяжелых металлов из верхних генетических горизонтов гумусово-элювиального горизонта в нижние в дерново-среднеподзолистых глеевых супесчаных почвах. Распределение подвижных форм тяжелых металлов по профилю дерново-среднеподзолистых глеевых супесчаных почв имеет следующий характер. Как в осушенных, так и в неосушенных почвах, самые высокие концентрации подвижных форм исследуемых элементов выявлены в гумусово-элювиальном горизонте. В результате длительного осушения происходит вымывание тяжелых металлов из гумусово-элювиального и элювиального горизонта и вмывание и фиксация их в иллювиальном генетическом горизонте почвенного профиля на глубине 50–60 см (за исключением молибдена и кобальта, которые закрепляются также и в горизонте, переходном к материнской породы). Причем наиболее интенсивно накапливаются в иллювиальном горизонте медь, бор и свинец.

The emission of chemicals of various anthropogenic origins into the environment, including drained hydromorphic soils, is taking on alarming proportions. Therefore, the basis of our research is the ecological soil assessment on the content of heavy metals. The research is carried out by comparing the actual content of heavy metals in drained and non-drained soils and the MAC indices of regional heavy metals cliques for soils in Ukraine according to A.I. Fadeyev. Field and laboratory studies were carried out according to existing methods, applying the laboratory-chemical method for determining the main parameters of the researched soils. The authors have defined that, as a result of prolonged drainage, the elution of heavy metals moving forms from the upper genetic horizons of the humus-alluvial horizon to the lower ones in sod-medium podzolic glued sandy soils is observed. The upper genetic horizons of drained soils are revealed to undergo maximum changes as there the accumulation of the researched elements and their fixation take place. It is possible due to the largest amount of humus in these horizons, and the application of mineral fertilizers and ameliorants most of which are concentrated in the upper layer of the soil. The alluvial horizons undergo impoverishment in the moving forms of heavy metals as a result of their washing out with the descending flow of water and the transfer of the clay fractions to deeper and dense horizons. Alluvial soil profile horizons being placed at the rock edge, under the gleying and researched heavy metals elution from the upper genetic horizons, accumulate heavy metals and play the role of protective barrier to the migration of heavy metals with drainage waters. The distribution of mobile forms of heavy metals along the profile of sod-mid-podzolic gley sandy loam soils has the following character. In both drained and non-dried soils, high concentrations of the researched elements moving forms are observed in the humus-eluvial horizon. As the result of prolonged drainage, the pollutant elements are washed out from the humus-eluvial and eluvial horizons and washed and fixed in the Iluvial genetic horizon at the depth of 50–60 cm, except molybdenum and cobalt, which are also fixed in the horizon transitional to the parent rock. Moreover, copper, boron and lead are accumulated most intensively in the Iluvial horizon. To conclude, heavy metals partially migrate with the ground solution down the profile and are accumulated in the lower genetic horizons of sod-medium podzolic gley sandy loam soils, facilitated by a vertical flow of atmospheric moisture. But the accumulation of heavy metals in the lower horizons of hydromorphic soils is not a natural phenomenon: a number of heavy metals are accumulated in the lower horizons, while others are not thus requiring further research.