Магнитная восприимчивость и эколого-геохимическая оценка почвенного покрова урбанизированных территорий восточной окраины Русской равнины : на примере г. Перми

• Автор: Лобанова, Евгения Сергеевна
• Шифр специальности: 03.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 174 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Тяжелые металлы и магнитная восприимчивость в почвах урбанизированных территорий
1.1 Тяжелые металлы в почвах городов: источники и экологогеохимическая оценка их содержания
1.2 Магнитная восприимчивость городских почв и ее экологогеохимическое значение
2. Объекты, методы исследования и условия формирования почвенного покрова г. Перми
2.1 Объекты и методы исследований
2.2 Условия формирования и загрязнения почвенного покрова
г. Перми
3. Магнитная восприимчивость почвенного покрова г. Перми
3.1 Закономерности профильного и территориального распределения магнитной восприимчивости
3.2 Динамика объемной магнитной восприимчивости почв
4. Эколого-геохимическая оценка почвенного покрова г. Перми
4.1 Макроэлементы, сера и хлор
4.2 Тяжелые металлы и мышьяк
5. Индикационное значение магнитной восприимчивости почв
5.1 Состав и содержание минералов железа
5.2 Магнитная восприимчивость почв как индикатор их элементного химического состава
Заключение
Практические предложения
Список литературы
Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В настоящее время элементное химическое загрязнение почвенного покрова урбанизированных территорий является одной из самых актуальных проблем для науки и общественности. Тяжелые металлы (ТМ) в почвах тесно ассоциированы с магнетитом, маггемитом и другими фер-римагнетиками (ФМ), что позволяет использовать полевые и лабораторные методы измерения магнитной восприимчивости (МВ) для диагностики загрязнения почв ТМ. Однако, в ряде случаев, из-за особенностей техногенной магнитно-геохимической специализации или геологических условий территории, между величиной МВ и концентрацией ТМ в почвах прямая связь отсутствует или она обратная [114, 121,211, 248, 269], что определяет актуальность изучения этой проблемы на региональном уровне.
Степень разработанности темы. Город Пермь - мегаполис с населением свыше 1 млн. человек - является крупным центром многоотраслевой промышленности и энергетики на востоке Европейской части России. Несмотря на исследования Е.А. Ворончихиной [32], 0.3. Ерёмченко [67], М.Н. Власова [22], М.А. Шишкина [212], Р.В. Кайгородова [89], А.В. Романовой [161], И.С Копылова [100] и др., гетерогенность магнитной фазы и элементного химического состава почв г. Перми на профильном и территориальном уровне охарактеризована недостаточно, а закономерности взаимосвязи между величиной МВ и концентрацией ТМ в почвах города изучены не в полной мере. Сведения о МВ почв города до настоящего времени не были систематизированы, картографический анализ магнитного состояния почвенного покрова города не был выполнен.
Цели и задачи. Цель исследований - изучить особенности МВ, элементного химического состава почв г. Перми и теоретически обосновать применение магнитометрии для эколого-геохимической оценки почвенного покрова урбанизированных территории восточной окраины Русской равнины.
Задачи: 1) Изучить профильную неоднородность МВ почв. 2) Выполнить каппаметрическую съемку и составить картосхему МВ почвенного покрова г.

Перми. 3) Изучить сезонную динамику МВ поверхностного слоя почв. 4) Определить и оценить элементный химический состав почв. 5) Методом мессбауэ-ровской спектроскопии исследовать железосодержащую фазу почв. 6) Установить индикационное значение МВ для эколого-геохимической оценки почвенного покрова г. Перми.
Научная новизна работы. В работе решена актуальная научная задача, имеющая значение для почвоведения: определены закономерности взаимосвязи МВ и концентрации потенциально токсичных элементов в почвенном покрове мегаполиса на территории природно-техногенной геохимической и геомагнитной аномалии в пределах восточной окраины Русской равнины. Впервые показана фазовая и количественная гетерогенность минералов железа в почвах придорожных и внутриквартальных территорий г. Перми. Впервые установлено фоновое значение МВ, охарактеризованы магнитные профили основных типов почв и сезонная динамика МВ, составлена оценочная шкала МВ и создана картосхема МВ почвенного покрова г. Перми. Впервые, для оценки содержания ТМ в городских почвах обосновано использование суммарного показателя загрязнения почв {Ъ$е), рассчитанного через нормирование концентрации ТМ и Ая по железу. Определена техногенность основных поллютантов в почвенном покрове города.
Теоритическая и практическая значимость работы. Выполнена оценка воздействия урбанизации на состояние почвенного покрова города с населением свыше 1 млн. человек, получены новые сведения о его магнитном и эко-лого-геохимическом состоянии. Базы данных состава и свойств почв, электронные картосхемы, выводы и практические предложения диссертационной работы могут быть использованы для совершенствования системы мониторинга, разработки природоохранных мероприятий. Результаты исследований нашли практическое применение в учебном процессе кафедры почвоведения ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА.
Методология и методы исследования. Теоретической основой исследований послужили идеи и принципы эколого-геохимической оценки почв, разработанные В.В. Глазовской [43], Н.С. Касимовым [92], В.Б. Ильиным [83], В.В.

абсорбционным методом на спектрофотометре АА8-3; 180 элементо-
определений. 5) Удельная магнитная восприимчивость (%) почв на КарраЬпде КЬУ-2. 6) Мессбауэровская спектроскопия на спектрометре Мб-1104 Егп в режиме постоянных ускорений с источником 57Со в матрице хрома при комнатной температуре.
Оценка МВ и эколого-геохимического состояния почвенного покрова проведена по следующим показателям:
1. Стехиометричность (8) магнетита и концентрации дефектов структуры магнетита (С) по формулам Н. Торвое [264]:
5= вв /Бд (2)
С=(2-8)/(58+6), (3)
где Эд - площадь сикстеты С2 (Ре3+) магнетита в мессбауэровском спектре; 8в -г площадь сикстеты СЗ(Ре3+, 1;е2+) магнетита в мессбауэровском спектре.
2. Содержание магнетита в почве (мг/кг) по Ю.Н. Водяницкому [28].
3. Коэффициент магнитности (КМ) по А.Э. Молостовскому [121]:
КМ= киш /кф0„, (4)
где киш - МВ в образце почвы, кф0„ - фоновая МВ почв.
4. Коэффициент изменчивости (Кае) МВ материнской породы по А.Ф. Вадюни-ной [15].
5. Суммарный показатель загрязнения (£с) по Ю.Е. Саету [163].
6. Техногенность профильная (Тп) по 8. Вагоп [225]:
Тп, % = ЮОх(ПОП - 1): ПОП (5)
ПОП = (МеА : А1а) : (Мес: А1с), (6)
где ПОП - показатель обогащения ТМ; Мед, Мес,- валовое содержание данного ТМ в верхнем горизонте и почвообразующей породе, А1д, А1с - валовое содержание алюминия в верхнем горизонте и почвообразующей породе.
7. Техногенность относительно фона (Тф):
Тф, % = ЮОх(ПОП - 1): ПОП (7)
ПОП = (МеА : А1Л): (МеФ : А1Ф), (8)