Роль лесных биогеоценозов в формировании химического состава подпочвенных вод при техногенном загрязнении атмосферы

n мкг/л, где n = 1…10 мкг/л.
Содержание сульфат-иона в ручье почти в 7 раз превышает содержание в атмосферных 
выпадениях. Чтобы объяснить подобное поведение серы, рассмотрим особенности миграции сульфат-
иона на территории водосбора ручья в составе атмосферных, подстилочных, почвенных, склоновых и 
собственно ручьевых вод (рис. 3).
Судя по значению концентрации SO
4
2- 
в атмосферных и почвенных водах (табл. 3), сера, 
возможно, аккумулируется в В-горизонте. Наши исследования показывают, что в период наблюдений 
только одна проба почвенных вод имела содержание сульфат-иона (17,8 мг/л), близкое к
содержанию 
этого компонента в водах ручья и лесной подстилки (табл. 3 и 4). О том, что подзолистые почвы, 
например, в ельнике кустарничково-зеленомошном (в 100 км от комбината) могут аккумулировать серу, 
предполагалось и ранее (Евтюгина, 1994). Выявили же адсорбцию серы в иллювиальных горизонтах 
почв в зоне локального воздействия выбросов комбината "Североникель" Г.М. Кашулина (2002) – при 
Рис. 3. Особенности водной миграции компонентов 
природных вод в сопряженном геохимическом ландшафте 

---

Вестник МГТУ, том 16, №1, 2013 г. стр.73-80 
77 
исследованиях в рамках международного проекта "Экогеохимия Кольского полуострова" (1994) и 
Т.Т. Горбачева (2001) – при изучении вод подзолистых почв в лесах различных стадий деградационной 
сукцессии.
В результате исследований в рамках проекта "Экогеохимия Кольского полуострова", в 
частности, было выявлено неизменное превышение содержаний серы в малых водотоках по сравнению с 
концентрациями в атмосферных осадках. Предполагалось, что это может быть связано с поступлением 
латеральных потоков, дренирующих органогенный и элювиальный горизонты, которые не обладают 
способностью накапливать серу (Кашулина, 2002). В наших исследованиях – воды, высачивающиеся в 
нижней части склона лесного холма, по содержанию сульфат-иона, величине pH близки водам лесной 
подстилки (органогенного горизонта – Ао) – рис. 3.
Таблица 3. Статистические параметры компонентов химического состава (мг/л; Cu, Ni – мкг/л) 
природных вод в зоне воздействия выбросов комбината 
Параметр 
pH 
SO
4
2-
Cl
- 
HCO
3
-
NO
3
-
NH
4
+
Ca
2+
Mg
2+
Na
+
K
+
Cu 
Ni 
Атмосферные осадки (дожди), 36 км, Ю (n = 10; 1987-1988 гг.) 
Минимум 
4.27 
2.10 
0.70 
– 
0.14 
0.18 
0.59 
0.10 
0.29 
0.07 
11 
9 
Максимум 
5.03 
4.50 
2.13 
– 
0.79 
1.97 
0.79 
0.34 
0.59 
0.45 
27 
25 
Среднее 
4.60 
2.73 
1.00 
– 
0.54 
1.14 
0.65 
0.15 
0.36 
0.26 
19.4 
14.3 
Медиана 
4.54 
2.30 
0.70 
– 
0.75 
0.89 
0.65 
0.15 
0.36 
0.26 
19 
13 
Почвенные (лизиметрические воды), n = 7; 1.09.1987 – 23.05.1988 гг.
Минимум 
5.44 
1.60 
0.70 
0.30 
0.20 
0.03 
0.84 
0.32 
1.26 
0.25 
<0.1 
3 
Максимум 
6.14 
17.80 
2.80 
2.26 
0.87 
1.68 
2.34 
1.27 
2.39 
2.43 
5 
12 
Среднее 
5.84 
6.57 
1.99 
1.26 
0.46 
0.62 
1.69 
0.73 
1.70 
1.07 
2.3 
7.1 
Медиана 
5.82 
4.40 
2.10 
1.20 
0.41 
0.32 
1.77 
0.75 
1.59 
0.99 
2.0 
5.1 
Ручей болотный, n = 10;1986-1990 гг.
Минимум 
6.26 
13.15 
1.05 
2.40 
0.13 
0.01 
2.09 
0.57 
1.20 
0.37 
2 
<1 
Максимум 
7.20 
18.90 
3.19 
9.60 
1.12 
1.10 
4.85 
1.22 
3.41 
0.82 
12 
25 
Среднее 
6.78 
15.69 
2.18 
5.52 
0.36 
0.47 
3.32 
0.90 
2.26 
0.58 
4.6 
9.2 
Медиана 
6.77 
15.65 
2.22 
5.20 
0.24 
0.54 
3.44 
0.96 
2.24 
0.54 
3.5 
6.8 
Таблица 4. Химический состав различных категорий природных вод, формирующихся на водосборе 
ручья (сопряженное опробование вод лесной подстилки (Ао), почвенного профиля (Ао – ВС), 
высачивания и ручья) 
Показатель 
Атм. ос. 
Ао 
Ао – ВС 
Склон 
Ручей 
pH 
4.54 
4.11 
6.02 
4.60 
6.26 
SO
4
2-
* 
2.4 
18.0 
6.85 
18.70 
15.4 
HCO
3
-
– 
– 
1.2 
– 
5.1 
Cl
-
1.77 
1.75 
2.03 
1.76 
1.75 
NO
3
-
0.15 
0.41 
0.25 
0.73 
0.24 
NH
4
+
0.18 
7.30 
0.58 
0.74 
0.61 
Pобщ 
0.036 
0.720 
0.026 
0.009 
0.018 
Ca
2+
0.64 
1.04 
1.31 
1.66 
3.89 
Mg
2+
0.18 
0.39 
0.73 
0.72 
0.99 
Na
+
0.35 
1.25 
1.54 
1.48 
2.28 
K
+
0.07 
5.67 
0.97 
0.33 
0.37 
Si 
0.02 
2.33 
1.51 
2.8 
4.76 
Cорг 
0.63 
29.64 
2.52 
4.63 
6.62 
Mn** 
5 
108 
35 
14 
2 
Fe 
40 
222 
20 
197 
100 
Zn 
29 
63 
254 
3 
3.6 
Al 
21 
405 
78 
124 
98 
* мг/л; ** мкг/л. 
Следует отметить особенности состава вод, высачивающихся в нижней части склона лесного 
холма (табл. 4). Эти воды по содержанию железа, алюминия и сульфат-иона, величине pH близки 
подстилочным водам. Однако, судя по концентрациям органических веществ (Cорг), меди и никеля, 
воды, инфильтрующиеся в более глубокие почвенные горизонты (Ао – ВС, табл. 4), также влияют на 
формирование химического состава склоновых вод.

---

Евтюгина З.А., Асминг В.Э. Особенности формирования состава инфильтрационных… 
78 
Cостав инфильтрационных (почвенных) вод, формирующихся в пределах техногенно 
трансформированных лесных биогеоценозов автономных ландшафтов, является информативным 
показателем внутрипочвенных процессов. Так, например, вынос за пределы корнеобитаемой зоны 
марганца, магния, калия и алюминия сопряжен с выносом сульфат-иона. Обеднение почвы важными 
элементами питания (Mn, K, Mg) для сильно поврежденных экосистем в зонах локального воздействия 
выбросов медно-никелевых предприятий было показано ранее (Евтюгина, 1994; Lobersli, Venn, 1995; 
Tikkanen, Niemela, 1995; Лукина, Никонов, 1996 – цит. по Кашулина, 2002).
Избыточное поступление соединений серы в этот ельник является главным фактором, 
определяющим уровень кислотности почвенных вод: зависимость между концентрацией SO
4
2–
и pH (R = 
–0.971) – достоверна. Миграционная активность тяжелых металлов в почвенных растворах также зависит 
от pH (рис. 4).
Рис. 4. Зависимости содержаний сульфат-иона, меди и никеля от pH в почвенных водах в ельнике 
начальной стадии техногенной трансформации (период наибольших объемов выбросов комбината)