natureПриродопользованиеNature Management2079-3928Институт природопользования НАН Беларусиnature-19Research ArticleГЕОГРАФИЯ. ГЕОЭКОЛОГИЯGEOGRAPHY. GEOECOLOGYОсобенности вертикальной миграции тяжёлых металлов в почвах различных типов лесных биогеоценозов при аэротехногенном загрязнении свинецсодержащей пыльюFeatures of vertical migration of heavy metals in soils of various types of forest biogeocenosis during aerotechnogenic contamination with lead-containing dustМихальчукН. В.MikhalchukM. V.

Михальчук Николай Васильевич – кандидат биологических наук, доцент, директор.

ул. Советских Пограничников, 41, 224030, Брест

Mikalay V. Mikhalchuk – Ph. D. (Biological), Associate Professor, Director of the Polesie Agrarian Ecological Institute of the NAS of Belarus.

Soviet Border Guards Str., 41, 224030, Brest

info@paei.byКачановичП. В.KachanovichP. V.

Качанович Полина Владимировна – младший научный сотрудник.

ул. Советских Пограничников, 41, 224030, Брест

Polina V. Kachanovich – Junior Researcher, Polesie Agrarian Ecological Institute of the NAS of Belarus.

Soviet Border Guards Str., 41, 224030, Brest

tyres810@gmail.comАжгиревичА. Н.AshgirevichA. N.

Ажгиревич Андрей Николаевич – кандидат биологических наук, заместитель директора по научной работе.

ул. Советских Пограничников, 41, 224030, Брест

Andrey N. Ashgirevich – Ph. D. (Biological), Associate Professor, Deputy Director, Polesie Agrarian Ecological Institute of the NAS of Belarus.

Soviet Border Guards Str., 41, 224030, Brest

andy5170001@gmail.comДашкевичМ. М.DashkevichM. M.

Дашкевич Михаил Михайлович – научный сотрудник.

ул. Советских Пограничников, 41, 224030, Брест

Michael M. Dashkevich – Researcher, Polesie Agrarian Ecological Institute of the NAS of Belarus.

Soviet Border Guards Str., 41, 224030, Brest

dashkevich.m.m@gmail.comПолесский аграрно-экологический институт НАН БеларусиPolesie Agrarian Ecological Institute of the National Academy of Sciences of Belarus202228102025014555Copyright © Михальчук Н.В., Качанович П.В., Ажгиревич А.Н., Дашкевич М.М., 20252025Михальчук Н.В., Качанович П.В., Ажгиревич А.Н., Дашкевич М.М.Mikhalchuk M.V., Kachanovich P.V., Ashgirevich A.N., Dashkevich M.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nature-journal.by/jour/article/view/19

Представлены данные о радиальной миграции элементов-загрязнителей в почвах ельника кисличного, березняка черноольхово-снытевого и черноольшаника болотнопапоротниково-крапивного, подвергшихся аэропылевому загрязнению свинецсодержащими отходами. Отходы хранились насыпью на открытой площадке в течение 2015–2018 гг. и затем были перемещены на спецполигон захоронения. Пробы почв и лесных подстилок отбирали слоями по 2 см. На исследуемой территории представлены сильно- и среднекислые, не насыщенные, средне- и малогумусные, хорошо дренируемые лесные почвы. Для оценки миграционной активности ТМ использовали коэффициент концентрации (или аномальности) элемента и коэффициент радиальной контрастности.

В вертикальном измерении наиболее высокие уровни загрязнения характерны для подстилок. Интенсивность накопления элементов в них определяется двумя факторами: развитостью самих подстилок и удаленностью пробной площадки от источника эмиссий. В исследуемой локации в отношении наиболее опасных элементов-загрязнителей (особенно свинца и кадмия) хорошо развитые подстилки ельников выступают биогеохимическим барьером, существенно снижающим опасность загрязнения гумусового горизонта почв и поступление металлов в более глубокие слои почвы, а также в грунтовые воды. При этом миграционная подвижность железа, никеля и, отчасти, меди сохраняется. Слаборазвитые подстилки березняков и черноольшаников обладают менее выраженными протекторными свойствами.

We obtained data on radial migration of pollutant elements in soils of spruce, birch and black alder forests that had been subjected to air-dust contamination with lead-containing wastes. This waste was stored in a waste dump during 2015–2018 and then the waste was moved to a special landfill. We sampled each layer of soil and forest litter at intervals of 2 cm. The study area has strongly and moderately acidic, non-saturated, medium and low-humus, well-drained forest soils. We used the element concentration (or anomaly) coefficient and the radial contrast coefficient to assess the TM migration activity.

The highest levels of contamination are characteristic of forest litter. The intensity of element accumulation in litter is determined by two factors: the size of the litter itself and the distance of the sample site from the emission source. Well developed spruce litter is a biogeochemical barrier, which significantly reduces the risk of pollution of the humus horizon of soils with cadmium and lead, as well as the flow of metals into deeper soil layers and groundwater. At the same time, the migration mobility of iron, nickel and, to some extent, copper remains. The poorly size litter of birch and black-alder forests has less pronounced protective properties.

тяжелые металлызагрязнение почвыпроизводство свинцово-кислотных автомобильных аккумулятороврадиальная миграция в почвахлесная подстилкаheavy metalssoil pollutionlead-acid car battery productionradial migration in soilsforest floorРабота выполнена в рамках проекта Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований Х19Б-004 «Особенности распределения и миграции тяжелых металлов в почвах и растительных объектах экосистем в ареале площадки складирования свинецсодержащих отходов (пос. Зеленый Бор Ивацевичского района) с разработкой рекомендаций по минимизации экологических рисков».ReferencesВласова, И. И. Культуры сосны обыкновенной на Сахалине / И. И. Власова, В. М. Ерёмин, А. В. Копанина // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2010. – Т. 12, № 1 (3). – С. 863–866.Vlasova I. I., Eryomin V. M., Kopanina A. V. Kul'tury sosny obyknovennoj na Sahaline [Scotch pine cultures on Sakhalin]. Izvestiya Samarskogo nauchnogo centra Rossijskoj akademii nauk = Izvestia of Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 2010, no. 1, pp. 863–866. (in Russian)Елпатьевский, П. В. Поглощение химических элементов древесной растительностью в различных эколого-геохимических условиях / П. В. Елпатьевский, В. С. Аржанова // География и природные ресурсы. – 1985. – № 3. – С. 117–125.Elpat'evskij P. V., Arzhanova V. S. Pogloshchenie himicheskih elementov drevesnoj rastitel'nost'yu v razlichnyh ekologo-geohimicheskih usloviyah [Absorption of chemical elements by woody vegetation in various ecological and geochemical conditions]. Geografiya i Naturl Resursy = Geography and natural resources, 1985, no. 3, pp. 117–125. (in Russian)Добровольский, В. В. География микроэлементов. Глобальное рассеяние / В. В. Добровольский. – М. : Мысль, 1983. – 272 с.Dobrovol'skij V. V. Geografiya mikroelementov. Global'noe rasseyanie [Geography of microelements. Global scattering]. Moscow, 1983, 272 p. (in Russian)Добровольский, В. В. География почв с основами почвоведения / В. В. Добровольский. – М. : ВЛАДОС, 1999. – 384 с.Dobrovol'skij V. V. Geografiya pochv s osnovami pochvovedeniya [Soil geography with the basics of soil science]. Moscow, 1999, 384 p. (in Russian)Добровольский, В. В. Микроэлементы в почвах и почвообразующих породах Казахстана / В. В. Добровольский // Почвоведение. – 1960. – № 2. – С. 15–23.Dobrovol'skij V. V. Mikroelementy v pochvah i pochvoobrazuyushchih porodah Kazahstana [Trace elements in soils and soil-forming rocks of Kazakhstan]. Pochvovedenie = Eurasian Soil Science, 1960, no. 2, pp. 15–23. (in Russian)Воробейчик, Е. Л. Реакция почвенной биоты лесных экосистем Среднего Урала на выбросы медеплавильных комбинатов : автореф. дис. … канд. биол. наук : 03.00.16 / Е. Л. Воробейчик. – Екатеринбург, 1995. – 24 с.Vorobejchik E. L. Reakciya pochvennoj bioty lesnyh ekosistem Srednego Urala na vybrosy medeplavil'nyh kombinatov : avtoref. diss. kand. biol. nauk [Response of soil biota of forest ecosystems of the Middle Urals to emissions from copper smelters. Abstract Ph. D. of biol. sci. diss.]. Ekaterinburg, 1995, 24 p. (in Russian)Григоренко, А. В. Влияние аэротехногенного загрязнения на компоненты лесной экосистемы (на примере минусинского ленточного бора) : автореф. дис. … канд. биол. наук / А. В. Григоренко. – Красноярск, 2016. – 196 с.Grigorenko A. V. Vliyanie aerotekhnogennogo zagryazneniya na komponenty lesnoj ekosistemy (na primere minusinskogo lentochnogo bora) : avtoref. diss. … kand. biol. nauk [Influence of aerotechnogenic pollution on the components of the forest ecosystem (on the example of the Minusinsk ribbon forest). Abstract Ph. D. of biol. sci. diss.]. Krasnoyarsk, 2016, 196 p. (in Russian)Комплексная экологическая оценка техногенного воздействия на экосистемы южной тайги / А. М. Степанов [и др.]. – М. : ЦЕПЛ, 1992. – 246 с.Stepanov A. M. Kompleksnaya ekologicheskaya ocenka tekhnogennogo vozdejstviya na ekosistemy yuzhnoj tajgi [Comprehensive environmental assessment of technogenic impact on the ecosystems of the southern taiga]. Moscow, 1992, 246 p. (in Russian)Решетникова, Т. В. Лесные подстилки как депо биогенных элементов / Т. В. Решетникова // Вестник КрасГАУ. – 2011. – № 12. – С. 74–81.Reshetnikova T. V. Lesnye podstilki kak depo biogennyh elementov [Forest litter as a depot of biogenic elements]. Vestnik KrasGAU = The Bulletin of KrasGAU, 2011, no. 12, pp. 74–81. (in Russian)Сибиркина, А. Р. Биогеохимическая оценка содержания тяжелых металлов в сосновых борах Семипалатинского Прииртышья : дис. … канд. биол. наук : 03.02.08 / Сибиркина А. Р. – Омск, 2014. – 496 с.Sibirkina A. R. Biogeohimicheskaya ocenka soderzhaniya tyazhelyh metallov v sosnovyh borah Semipalatinskogo Priirtysh'ya : dis. … kand. biol. nauk [Biogeochemical assessment of the content of heavy metals in the pine forests of the Semipalatinsk Irtysh region. Abstract PhD of biol. sci. diss.]. Omsk, 2014, 496 p. (in Russian)Щербов, Б. Л. Роль лесной подстилки в миграции химических элементов и искусственных радионуклидов при лесных пожарах в Сибири / Б. Л. Щербов // Сиб. экол. журн. – 2012. – № 2. – С. 253–265.Shcherbov B. L. Rol' lesnoj podstilki v migracii himicheskih elementov i iskusstvennyh radionuklidov pri lesnyh pozharah v Sibiri [The role of forest litter in the migration of chemical elements and artificial radionuclides during forest fires in Siberia]. Sibirskij ekologicheskij zhurnal = Siberian Ecological Journal, 2012, no. 2, pp. 253–265. (in Russian)Litter accumulation in woodlands contaminated by Pb, Zn, Cd and Cu / P. J. Coughtrey, С. Н. Jones, М. Н. Martin, S. W. Shales // Oecologia (Berl.). – 1979. – Vol. 39, № 1. – Р. 51–60.Coughtrey P. J., Jones S. N., Martin M. N., Shales S. W. Litter accumulation in woodlands contaminated by Pb, Zn, Cd and Cu. Oecologia (Berl.), 1979, no. 1, pp. 51–60.Tyler, G. The impact of heavy metal pollution on forests: а case study of Gusum, Sweden / G. Tyler // Ambio. – 1984. – Vol. 13, № 1. – Р. 18–24.Tyler G. The impact of heavy metal pollution on forests: a case study of Gusum, Sweden. Ambio, 1984, no. 1, pp. 18–24.Lis, J. Anthropogenic soils pollution within the legnica–gјogow copper district / J. Lis, A. Pasieczna // Proceedings of the Conference “Valorisation of the environment in the areas exposed to long term industrial and mining activities”, Ustron, Poland, 2005. – Vol. 17. – P. 42–48.Lis J., Pasieczna A. Anthropogenic soils pollution within the legnica–gјogow copper district. Proc. Conf. "Valorisation of the environment in the areas exposed to long term industrial and mining activities". Ustron, Poland, 2005, pp. 42–48.Трюхина, Ю. Л. Анализ дисперсионного состава пылящих пляжей хвостохранилища ОАО «Ковдорский ГОК» / Ю. Л. Трюхина, А. В. Иванов // Шаг в будущее: теоретические и прикладные исследования современной науки : материалы IX молодежной Междунар. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых, Санкт-Петербург, 23–24 нояб. 2015 г. – North Charleston, SC, USA : CreateSpace, 2015. – С. 34–38.Tryuhina Y. L., Ivanov A. V. Analiz dispersionogo sostava pylyashchih plyazhej hvostohranilishcha OAO "Kovdorskij GOK" [Analysis of the dispersion composition of the dusty beaches of the tailing dump of JSC Kovdorsky GOK]. Shag v budushchee: teoreticheskie i prikladnye issledovaniya sovremennoj nauki : materialy IX molodyozhnoj Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii studentov, aspirantov i molodyh uchyonyh [Proc. IX Youth practical conf. of students, graduate students and young scientists "Step into the future: theoretical and applied research of modern science"]. Sankt-Petersburg, 2015, pp. 34–38. (in Russian)Качество почвы. Определение содержания кадмия, хрома, кобальта, меди, свинца, марганца, никеля и цинка, экстрагированных царской водкой из почвы. Пламенный и электротермический методы атомно-абсорбционной спектрометрии. Технические условия : СТБ ИСО 11047-2006. – Введ. 01.05.07. – Минск : Белорус. гос. ин-т стандартизации и сертификации, 2007. – 18 с.STB ISO 11047-2006. Kachestvo pochvy. Opredelenie soderzhaniya kadmiya, hroma, kobal'ta, medi, svinca, marganca, nikelya i cinka, ekstragirovannyh carskoj vodkoj iz pochvy. Plamennyj i elektrotermicheskij metody atomno-absorbcionnoj spektrometrii [Specifications ISO 11047-2006. Soil quality. Determination of the content of cadmium, chromium, cobalt, copper, lead, manganese, nickel and zinc extracted from the soil with aqua regia. Flame and electrothermal methods of atomic absorption spectrometry]. Minsk, Belarusian State Institute of Standardization and Certification, 2007, 18 p. (in Russian)Качество почвы. Определение микроэлементов в экстрактах почвы с использованием атомно-эмиссионной спектрометрии индуктивно связанной плазмы (ИСП-АЭС) = Якасць глебы. Вызачэнне мікраэлементаў у экстрактах глебы з выкарыстаннем атамна-эмісійнай спектраметрыі індуктыўна звязанай плазмы (ІСП-АЭС) : ГОСТ ISO 22036–2014 ; введ. РБ 01.04.17. – Минск : Белорус. гос. ин-т стандартизации и сертификации, 2016. – 24 с.GOST ISO 22036–2014. Kachestvo pochvy. Opredelenie mikroelemntov v ekstraktah pochvy s ispol'zovaniem atomno-emissionnoj spektrometrii induktivno svyazannoj plazmy (ISP-AES) [State Standard 22036–2014. Soil quality. Determination of trace elements in soil extracts using inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ISP-AES)]. Minsk, Belarusian State Institute of Standardization and Certification, 2016. 24 p. (in Russian)Добровольский, Г. В. Ландшафтно-геохимические критерии оценки загрязнения почвенного покрова тяжелыми металлами / Г. В. Добровольский // Почвоведение. – 1999. – № 5. – С. 639–645.Dobrovol'skij G. V. Landshaftno-geohimicheskie kriterii ocenki zagryazneniya pochvennogo pokrova tyazhelymi metallami [Landscape-geochemical criteria for assessing soil pollution with heavy metals]. Pochvovedenie = Eurasian Soil Science, 1999, no. 5, pp. 639–645. (in Russian)Рябова, Л. Н. Геохимическая характеристика почвенного покрова в долине р. Днепр / Л. Н. Рябова // Весці НАН Беларусі. Сер. хім. навук. – 2005. – № 4. – С. 69–75.Ryabova L. N. Geohimicheskaya harakteristika pochvennogo pokrova v doline r. Dnepr [Geochemical characteristics of the soil cover in the valley of the river. Dnepr]. Izvestiya Nacional'noj akademii nauk Belarusi. Seriya himicheskih nauk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Chemical Series, 2005, no. 4, pp. 69–75. (in Russian)Минкина, Т. М. Взаимодействие тяжелых металлов с органическим веществом чернозема обыкновенного / Т. М. Минкина, Г. В. Мотузова, О. Г. Назаренко // Почвоведение. – 2006. – № 7. – С. 804–811.Minkina T. M., Motuzova G. V., Nazarenko O. G. Vzaimodejstvie tyazhelyh metallov s organicheskim veshchestvom chernozema obyknovennogo [Interaction of heavy metals with organic matter of ordinary chernozem]. Pochvovedenie = Eurasian Soil Science, 2006, no. 7, pp. 804–811. (in Russian)Кабата-Пендиас, А. Микроэлементы в почвах и растениях / А. Кабата-Пендиас, Х. Пендиас. – М. : Мир, 1989. – 439 с.Kabata-Pendias A., Pendias H. Mikroelementy v pochvah i rasteniyah [Trace elements in soils and plants]. Moscow, 1989, 439 p. (in Russian)Ильин, В. Б. Тяжелые металлы в системе почва – растение / В. Б. Ильин. – Новосибирск : Наука, 1991. – 151 с.Il'in V. B. Tyazhelye metally v sisteme pochva-rastenie [Heavy metals in the soil-plant system]. Novosibirsk, 1991, 151 p. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.