Арктика чрезвычайно богата практически всеми видами природных ресурсов. По данным Геологической службы США, потенциальные запасы нефти в этом регионе составляют 90 млрд. баррелей, газа – 47,3 трлн. куб. м, газового конденсата – 44 млрд. баррелей. Наибольшими среди арктических стран запасами углеводородов, по оценкам, располагает Россия. В районах, которыми она уже владеет и на которые претендует, находится более 250 млн. баррелей нефти и газа в нефтяном эквиваленте, что составляет 60,1% всех запасов Арктики [3].

В арктической зоне России было выделено 27 районов (11 – на суше, 16 – в морях и прибрежной зоне), получивших наименование «импактных», где эти процессы уже привели к сильнейшей трансформации естественного геохимического фона, загрязнению атмосферы, деградации растительного покрова, почвы и грунтов, внедрению вредных веществ в цепи питания, повышенной заболеваемости населения. Распределение импактных районов крайне неравномерно. В четверку наиболее крупных очагов входят районы освоения нефтяных и газовых месторождений Западной Сибири [5]. Одной из основных проблем, связанных с антропогенной деятельностью является опустынивание территорий. Вскрываются верхние гумусовые слои почвы, обнажая песчаные горизонты, которые ветром способны переноситься на далекие расстояния. В результате переноса песков в реки происходит изменение русла, нарушается нерест рыбы, исчезновения лесов, песком заносит жилые посёлки [4,5].

Природа Арктики в высшей степени чувствительна к антропогенному воздействию и очень медленно восстанавливается после неразумного вмешательства.

Целью настоящей работы было определение некоторых физико-химических свойств почвы – гранулометрического состава и рН водной вытяжки образцов, расчет теоретических значений концентраций металлов (AI, Mn, Pb, Cr, Zn, Ni, Cu, Co, As), с использованием уравнений множественной регрессии, отражающих зависимость концентрации элемента от процентного содержания фракций гранулометрического состава почвы.

Полученные в результате работы данные могут быть использованы при восстановлении растительного покрова на проблемных территориях.

Материалы и методы исследования

В рамках данной работы был исследован гранулометрический состав почв на биотопах запесоченных участков тундры и лесотундры в пределах субарктических и арктических широт Ханты-Мансийского и Ямало-Ненецкого автономных округов. Географические координаты станций отбора проб почв, установленные при помощи спутниковой навигационной системы GPSMAP 62s, приведены в табл. 1. Отбор проб почв и пробоподготовка выполнены в соответствии с ГОСТ 17.4.4.02–84, ГОСТ 28168–69, ГОСТ 17.4.3.01–83. Гранулометрический анализ образцов проб почв проведен в химико-экологической лаборатории ТКНС УрО РАН по методу Рутковского, для классификации грунтов применялся треугольник Ферре [6].

Таблица 1

Географические координаты станций отбора проб почв

Результаты исследования и их обсуждение

Содержание многих химических элементов в грунтах в большей мере зависит от гранулометрического состава. Это подтверждено экспериментальными исследованиями и более подробно представлено в работах [1, 2]. Это связано с тем, что при уменьшении размера гранулометрических фракций в почве происходит рост концентраций таких металлов, как AI, Mn, Pb, Cr, Zn, Ni, Cu, Co, As, поскольку увеличивается удельная площадь поверхности частиц и, соответственно, сорбция металлов на их поверхности [1, 2].

Образцы, отобранных для анализа почв, по гранулометрическому составу идентичны и соответствуют пескам, за исключением образца с площадки 1. Данный образец относится к суглинистым пескам. Содержание песчаных частиц в образцах лежит в узком диапазоне от 80 до 95 %., следовательно, можно предположить, что концентрация вышеперечисленных химических элементов не велика (табл. 2).

Таблица 2

Процентное содержание фракций гранулометрического состава, тип почвы и водородный показатель

Таблица 3

Линейные зависимости накопления химических элементов (в мг/кг) от гранулометрического состава (Х – процентное содержание фракции глинистых частиц, у – песчаных частиц)

Таблица 4

Теоретическое содержание некоторых химических элементов в отобранных образцах почв (в мг/кг)

Определение показателя кислотности почв осуществлялось путем приготовления почвенных вытяжек, т.е. перевода всех находящихся в почве ионов водорода в водный раствор. Показатель кислотности водной вытяжки в исследуемых образцах лежит в диапазоне от 4,8 до 7,9. Образец с площадки 2 имел среднекислую среду водной вытяжки, образцы с площадок 1, 3 и 4 – слабокислую, а образцы с площадок 5 и 6 – слабощелочную.

Если пренебречь удаленностью территорий и иными факторами окружающей среды, то, используя линейные зависимости накопления химических элементов (в мг/кг) от гранулометрического состава, установленными ранее в работе [1] и приведенные в таблице 3, можно условно рассчитать теоретические концентрации исследуемых элементов в образцах почв (табл. 4).

Выводы

Образцы, отобранных для анализа почв, по гранулометрическому составу идентичны и соответствуют пескам и суглинистым пескам.

Показатели, полученные расчетным путем, вероятно, могут отличаться от настоящих, но они свидетельствуют о небогатом элементном составе почв. Это подтверждено отсутствием или слабым проектным покрытием растительного покрова [7]. Полученные в результате работы данные могут быть использованы при реабилитации флоры на проблемных территориях.

Работа поддержана программой УрО РАН «Арктика», тема «Аридизация (опустынивание, псаммофитизация, запесочивание) тундры и лесотундры в Западной Сибири: масштабы, причины, сущность, пути решения», проект № 15–12–4–60.