Статьи

На территории России площади нефтезагрязнененных почв составляют десятки тысяч гектар. Однако до настоящего времени отсутствуют единые подходы к оценке состояния загрязненных почв и нормированию содержания нефти и нефтепродуктов в почвах. Отклик растений в вегетационном опыте может дать важные результаты нормирования содержания нефтепродуктов в почвах земель сельскохозяйственного назначения. В работе дается оценка реакции высших растений как маркера направленности и интенсивности биологических процессов в почвах в вегетационном опыте в условиях нефтезагрязнения для обоснования нормативов допустимого остаточного содержания нефтепродуктов (ДОСНП) в почвах земель сельскохозяйственного назначения. Исследованы состав и свойства черноземов выщелоченных (Чв), южных (Чю) и типичных (Чт), используемых в вегетационном опыте, который проводился спустя месяц после внесения сырой серосодержащей нефти в почвы. В эксперименте оценено влияние разных доз нефти на биопродуктивность пшеницы и гороха. Пшеница по показателю сухой биомассы проявила большую чувствительность к загрязнению нефтью, содержащей преимущественно средние и тяжелые фракции, нежели горох. При нормировании содержания нефти в черноземах применена нелинейная модель регрессии, описываемая логистической кривой. Величина норматива качества, установленная по биомассе пшеницы, равна 0,9; 0,4; 1,0 г·кг^-1 для Чв (содержание гумуса ~ 9,8%, легкосуглинистого состава); Чю (содержание гумуса ~ 7,6%, тяжелосуглинистого состава); Чт (содержание гумуса ~ 12,8%, среднесуглинистого состава) соответственно. ДОСНП, принимаемое как 30% изменения функционирования почв, что соответствует уровню риска наступления ее деградации, оцененному по параметру плодородия почв — сухой биомассы пшеницы, составляет для Чт 1,2 г·кг^-1; Чю — 0,5 г·кг^-1; Чв — 1,1 г·кг^-1. 

В отличие от традиционного индекса сродства лантанидов к фазам-носителям рС_Ln, предложен новый показатель сродства лантанидов к фазам-носителям А_Ln в почве. Новый показатель сродства имеет критическое значение А_{Ln-критическое} = 1 и способен к сравнению фаз, извлекаемых с помощью реактивов с разной «химической силой». При А_Ln > 1 фаза обогащена лантанидами, а при А_Ln < 1 фаза ими обеднена. Показатель сродства лантанида А_Ln показал свое преимущество перед принятым индексом рС_Ln при анализе почв России и Швеции. 

Солевые новообразования различных по гранулометрическому составу приморских солончаков осушенного дна в юго-западной части Аральского моря изучали рентгенфлюоресцентным, электронно-микроскопическим, седиментационным методами анализа и лазерной дифрактометрии. Поверхностные слои почв песчаного и глинисто-пылеватого состава значительно засолены и обогащены CaCO₃. Распределение CaCO₃ по площади достаточно однородно, что свидетельствует об относительно близких условиях его образования при осушении. Содержание солей варьирует от 3,1 до 5,8% в глинисто-пылеватых почвах и от 0,4 до 1,2% в песчаных. Наибольшей засоленностью характеризуются глинисто-пылеватые почвы, где помимо гипса и галита образуются легкорастворимые соли — эугстерит (2Na₂SO₄^.CaSO₄^.2H₂O), астраханит (Na₂SO₄^.MgSO₄^.4H₂O) и мирабилит (Na₂SO₄^.10H₂O). Выявлен темплатный механизм аккумуляции CaCO₃ в почвах. Результат взаимодействия CaCO₃ с твердой фазой отложений зависит от их гранулометрического состава, который определяет преимущественный размер частиц и, соответственно, число центров кристаллизации. В песчаных почвах при малом числе центров кристаллизации происходит образование CaCO₃-кутан разной степени устойчивости и покрытия поверхности песчаных зерен. В глинисто-пылеватых почвах при большом количестве центров кристаллизации в стесненных условиях для роста кристаллов осаждение CaCO₃ приводит к образованию молекулярных кластеров, которые связывают глинистые и пылеватые частицы в CaCO₃-микроагрегаты. Установлена причина повышенной активности солевых новообразований в процессах эолового переноса: этому переносу и, соответственно, засолению прилегающих территорий способствует блокировка кальцитом центров адсорбции в глинах, что предотвращает связывание растворимых солей в глинисто-солевых микроагрегатах.

Биотестирование является востребованным методом для оценки экотоксикологического состояния раз- личных компонентов городских экосистем — почвы, воды и воздушной среды. Однако мало известно о потенциале применения биотестирования для оценки экотоксичности городской пыли. Она представляет собой сложную гетерогенную субстанцию из веществ естественного и техногенного происхождения, многие из которых являются доказанными токсикантами по отношению к живым организмам. Цель данного обзора — рассмотрение существующих практик применения биотестирования для оценки экотоксичности городской пыли и выявление ключевых тенденций развития метода. Анализ существующих публикаций показал, что методы биотестирования имеют высокий потенциал, так как они чувствительны к широкому спектру поллютантов, присутствующих в пыли, способны дифференцированно отражать поведение токсикантов в зависимости от факторов среды и могут быть реализованы с использованием организмов разных трофических уровней. При выборе конкретного способа биотестирования важно учитывать такие характеристики анализируемых образцов пыли, как доступная масса, смачиваемость, рH, содержание водорастворимых ионов и органического вещества. Учитывая сложность состава пыли и различный потенциал перехода ее компонентов в водные экстракты, рекомендуется использовать аппликатные способы биотестирования, реализуемые непосредственно на твердых пылевых субстратах. Для всесторонней оценки воздействия пыли на городскую экосистему целесообразно проводить биотестирование с использовани- ем набора организмов разных трофических уровней. Представляется своевременной задачей разработка стандартов по биотестированию пыли с целью унификации получаемых результатов. Одним из наиболее важных вопросов, требующих первоочередного решения, является вопрос выбора контроля.

В статье рассматриваются современные подходы к учету неоднородности свойств почвенного покрова. На опытном поле при помощи спутниковых снимков и разновременных индексов EVI были выявлены микроучастки площадью от 50 до 200 м2 с существенно пониженным уровнем эффективного плодородия, вплоть до гибели растений, была разработана сет ка отбора проб. В ходе проведения полевых работ было отобрано 214 проб с дальнейшим определением pHKCl с шагом пробоотбора 70 м и 53 дополнительные пробы в «проблемных зонах». При помощи методов геостатистики были получены данные о пространственной неоднородности pHKCl, оценены степень пространственной зависимости и точность полученных результатов при различных выборках (107, 216 и 268 точек). Дальнейшее использование стохастического моделирования позволило построить высокоточные картограммы кислотности с разрешением 4 и 12 м на пиксель, при этом показана нецелесообразность использования ячеек, размер которых меньше, чем ширина обрабатывающего устройства, для прикладных задач точного земледелия. Были получены вероятностно-статистические модели, представленные картограммами среднеквадратических ошибок и вероятности явления. Полученные картограммы показали наличие очень сильнокислых почв в «проблемных зонах», высокая кислотность, также обуславливает налич ие соединений токсичного алюминия и экстремально низкие содержания кальция и магния, что в совокупности приводит к отсутствию всходов культурной растительности. Детальный учет кислотности почв по сравнению с классическим агрохимическим обследованием обеспечил экономию на внесении СаСО3 2807 долларов США, что позволило полностью компенсировать дополнительные затраты на отбор и анализ большего количества образцов

Исследованы закономерности пространственного распределения ¹³⁷Cs в почвах лесных экосистем на микроландшафтном уровне в полугиромофных и гидроморфных условиях в Брянской области при разных шагах измерения радиометром «КОРАД» (10, 2 и 0,5 м). Проведено сравнение вариабельности запаса ¹³⁷Cs, полученное двумя устройствами, различающихся размером площади опробования (РПО): 1) радиометр КОРАД 2) пробоотборник D=14 см. Отношение вариабельности распределения ¹³⁷Cs, полученное методом полевой радиометрии, к данным пробоотбора (CV_корад/CV_проба) для всей площадки равно 0,63; для гидроморфной части, B1-1 — 0,87. Для всей площадки (размер 50x80 м) выявлена слабая пространственная корреляция (эффект «шахматной» доски), для локального гидроморфного участка сильная корреляция с рангом 1,4 м. 

Задача — представить статистический портрет почвенного покрова хозяйства в виде серии кумулятивных распределений глубины и мощности почвенных горизонтов. Объект — светло-каштановые солонцовые комплексы опытной станции «Орошаемая», расположенной на юго-западной оконечности Приволжской возвышенности возле Волго-Донского канала. Большинство эмпирических распределений глубины разных горизонтов и признаков почв общей выборки (182 профиля) не могут быть аппроксимированы нормальным распределением, используются непараметрические показатели. Разделение почв на группы по субстантивным признакам не гарантирует получение выборок с нормальным распределением по всем морфометрическим показателям. Типы (агрокаштановые и агроземы аккумулятивно-карбонатные) и подтипы (солонцеватые, несолонцеватые, стратифицированные) по классификации почв России в пределах опытной станции заметно различаются по совокупности статистических распределений глубины горизонтов. Большинство различий связаны с изменением карбонатного профиля, развитием вторичного осолонцевания, образованием корки, локального поверхностного смыва и намыва пахотного горизонта.

Дыхание почв, представляющее один из главных потоков в глобальном цикле углерода, характеризуется высокой временной и пространственной вариабельностью. На основе непрерывного 21-летнего круглогодичного мониторинга за дыханием дерново-слабоподзолистой почвы в лесном и луговом ценозах южно-таежной зоны выполнена оценка временной изменчивости потоков СО₂ из почв на разных временных уровнях: месячном, сезонном и годовом. Наиболее значительно варьировали величины суммарного дыхания дерново-слабоподзолистой почвы на месячном уровне осреднения (коэффициент вариации, CV = 25–56%), в то время как вариабельность величины годового дыхания почв составляла 20–22%. На сезонном уровне осреднения самой высокой изменчивостью (CV = 39–44%) отличались зимние потоки СО₂ из почв, а вариабельность величины суммарного дыхания почв в остальные календарные сезоны года была близкой и составляла 26–29%. Влияние типа ценоза на суммарные потоки СО₂ из дерново-слабоподзолистой почвы было статистически достоверным как на годовом уровне осреднения, так и во все календарные сезоны года, кроме зимнего. Наиболее стабильным показателем, характеризующим особенности сезонного распределения потоков СО₂ в пределах года, является вклад теплого периода (май — октябрь) в суммарный годовой поток СО₂ из почв, в среднем составляющий 73‒77%. Его вариабельность за 21 год наблюдений в обоих ценозах составила 8%. Можно рекомендовать использовать этот показатель для получения оценок годовых потоков СО₂ из почв на основе полевых определений, проведенных только в пределах вегетационного сезона. Проведенные численные эксперименты показали, что проведение непрерывных наблюдений за эмиссией СО₂ из почв в течение пяти последовательных лет снижает вариабельность годовых и сезонных потоков СО₂ из почв более, чем в 2 раза по сравнению с одно- или двухлетним периодом измерений. Это позволяет рекомендовать пятилетний период наблюдений в качестве оптимального необходимого для получения адекватных значений годовых и сезонных потоков СО₂ из почв южно-таежной зоны.