Эвапотранспирационная миграция химических элементов в ландшафтах (на примере Урала) (15.02.2010)

Автор: Мельчаков Юрий Леонидович

Таблица 3

Коэффициенты корреляции Пирсона (r)

между величинами потоков, мобилизуемых ярусами ландшафтов

Группа элементов Сравниваемые объекты

Горно-таежный пояс Подгольцовый пояс

Травяно-кустарничковый — древесный ярусы Травяно-кустарничковый — древесный ярусы

1. Главные 0,986 0,991

Рассеянные:

2. Литофильные 0,617 0,713

3. Халькофильные 0,998 0,940

4. Сидерофильные 0,997 0,999

Особенности геохимии эвапотранспирации в степных ландшафтах.

Установлено, что эвапотранспирационная миграция химических элементов в ковыльной степи имеет отличия от таежных ландшафтов (табл. 1—2). Массы большинства главных элементов, вовлекаемых эвапотранспирацией в аэральный поток, в 2 и более раза уступают значениям, установленным для тайги. Приоритетность элементов иная: в эвапотранспирации доминирует S (степь), а не Са (тайга).

Специфика рассматриваемой миграции в степных ландшафтах иллюстрируется следующим примером. Известно, что в зональных элювиальных почвах биологический круговорот и выщелачивание определяют миграцию некоторого количества К и Na, однако их много меньше, чем Са. Поэтому Са занимает господствующее положение в поглощающем комплексе почв. Однако в рассматриваемом массопотоке роль Са и К примерно одинакова, а массы мигрирующего Na почти в 5 раз больше, чем Са.

В группе рассеянных элементов существенных отличий от группы главных элементов не обнаружено: массы большинства элементов в 2 и более раза уступают значениям, установленным для тайги. В группе рассеянных литофильных элементов доминируют Br и Mn: их массы практически равны (в тайге преобладает Mn, а Br на порядок меньше), в группе рассеянных халькофильных элементов — Zn (как и в тайге).

Установлена достоверность различий тайги и степи по величинам эвапотранспирации применительно к ряду элементов (табл.4).

Суммарно величина аэрального потока продуктов эвапотранспирации в степи в 3,3 раза ниже, чем в тайге: соответственно 510 и 1700 кг / км2 · год.

Выявленные отличия геохимии двух зон обусловлены комплексом ландшафтно-геохимических факторов (Мельчаков, 2005, 2006). Различия в массах элементов, мобилизуемых эвапотранспирацией, связаны с тем, что именно в лесных ландшафтах наиболее резко выражена способность организмов создавать среду своего обитания, преобразуя окружающую среду (Перельман, 1999; Перельман, Касимов, 1999). Своеобразным проявлением этой трансформации является изученный массопоток, который вносит вклад в формирование специфических особенностей всех биогенных ландшафтов Земли. В степных ландшафтах роль организмов в создании среды обитания меньше. Количественным выражением отмеченных отличий является разница в биомассе сравниваемых зон, составляющая примерно порядок. Другой существенной причиной являются различия в интенсивности процессов выщелачивания в почвах степи и тайги. Более слабое выщелачивание в зональных типах почв степей связано с щелочной средой, менее благоприятной для миграции большинства металлов, и слабым промачиванием в условиях сухого климата.

Таблица 4

Достоверность различий величин эвапотранспирационного

потока в таежных и степных ландшафтах

Элемент ТТЕСТ1 Элемент ТТЕСТ1

В 0,905338 Mn 0,00418

Na 0,970156 Со 0,533234

Mg 0,004153 Ni 0,003718

Al 0,09635 Cu 0,001843

Si 0,437214 Zn 0,007571

P 0,78416 As 0,009687

S 0,575645 Se 0,805741

K 0,000646 Cd 0,005762

Ca 0,001163 Hg 0,01382

Fe 0,370522 Pb 0,085568

Примечание. 1 Возвращает вероятность, соответствующую критерию Стьюдента. Подчеркнутые числа указывают на статистическую достоверность различий двух объектов на 5%-ном (значения ТТЕСТа <0,05), на 1%-ном (значения ТТЕСТа <0,01) и на 0,1%-ном (значения ТТЕСТа <0,001) уровнях значимости.

Техногенное изменение эвапотранспирационной миграции.

Данный вопрос в литературе практически не освещен. На основании исследований, проведенных в ландшафтах, находящихся почти в 30 км от Среднеуральского медеплавильного комбината, автору удалось установить следующее.

1. Выявлено возрастание масс большинства элементов, вовлекаемых эвапотранспирацией в аэральный поток в ландшафтах: главных элементов в 2—7 раз (как исключение — Mg, массы которого выше в 19 раз), рассеянных элементов — в разы или на порядок.

2. Флуктуации техногенной природы четче идентифицируются эвапотранспирационным потоком рассеянных элементов. Трассерами являются халькофилы, поток которых в рассматриваемой зоне слабого техногенеза выше фонового значения на порядок (соответственно

68 и 7 кг/км2 . год) (Мельчаков, Суриков, 2006).

3. Роль эвапотранспирации в поддержании баланса элементов существенно выше по сравнению с фоновыми ландшафтами (Мельчаков, 2007).

4. Аварийные выбросы комбината резко увеличивают межгодовую изменчивость явления эвапотранспирации. Наибольшее увеличение массопотока отмечено применительно к Tl в 2001 г: до 26 000 г/км2 . год при минимальном за 4 года значении 4,5 (первое число в расчетах среднего не использовалось ввиду явной аномальности).


загрузка...