Содержание химических элементов в почвах и поверхностных водах плоскогорья Укок (Юго-Восточный Алтай)

Abstract

Актуальность исследования обусловлена слабой изученностью химического состава почв и поверхностных вод плоскогорья Укок, являющегося объектом всемирного наследия ЮНЕСКО. Цель: изучить уровни содержания химических элементов в почвах и поверхностных водах центральной, южной и юго-восточной части плоскогорья Укок и дать эколого-биогеохимическую оценку этой малоизученной территории. Объекты: основные типы почв (криоаридные и горные лугово-степные, горные луговые, горные тундровые) и поверхностные воды (реки Жумалы, Калгуты, Аргамжи, Ак-Алаха, Тархата и озеро Укок) плоскогорья Укок (Республика Алтай, Российская Федерация). Методы. Содержание металлов в почвах определено методом эмиссионного спектрального анализа в Институте геологии и минералогии СО РАН, общее содержание микроэлементов в природных водах – в химико-аналитическом центре ИВЭП СО РАН спектрометрическим методом с использованием электротермической атомизации. Результаты. Представлен химический состав различных типов почв и поверхностных вод высокогорного плоскогорья Укок. Уровни содержания химических элементов в почвах плоскогорья не превышают их кларков в почвенном покрове и соответствуют их концентрациям в горно-тундровых почвах Алтая. Исключением являются почвы и почвообразующие породы над Калгутинским W-Mo-V-Cu месторождением, где отмечается аномально высокое содержание вольфрама – до 30–60 мг/кг. С ореолами рассеяния и воздействием отвалов штольни и хвостохранилища обогатительной фабрики этого месторождения мы связываем повышенное содержание Cu в водах реки Калгуты – 16 мкг/дм3 и в почвах бассейна. Почвы плоскогорья отличаются невысоким валовым содержанием P и Са, но обогащены калием - его содержание превышает 2 % в большинстве образцов. Концентрация фосфора в почвах плоскогорья Укок возрастает с запада на восток, от выровненной (центральной) части к горным окаймлениям, что обусловлено фосфоритоносностью коренных пород Алтае-Саянской горной страны. Низкие значения элювиально-аккумулятивных коэффициентов большинства металлов в изученных почвах плоскогорья могут служить показателем отсутствия на данный момент здесь выраженного антропогенного загрязнения. Содержание большинства элементов в почвах увеличивается c глубиной. В горно-тундровых торфянистых почвах под ерником обнаружена биогенная аккумуляция Mn. Для степных почв отмечено некоторое накопление в поверхностных горизонтах Zn, Cr, V и Ni. Наиболее равномерным распределением отличается Pb и Zn. Исходная неоднородность моренных и озерно-ледниковых отложений определяет разнообразие внутрипрофильного распределения металлов в почвах, на них сформированных. Не выявлено четкой зависимости содержания большинства макро- и микроэлементов в поверхностных водах от уровня их концентраций в почвах. Тем не менее отмечено повышение интенсивность водной миграции железа в заболоченных ландшафтах Бертекской части бассейна реки Ак-Алаха, в водах которой обнаружено его наиболее высокое содержание.

The relevance of the research is in the poorly studied chemical composition of soils and surface waters of the Ukok plateau - the UNESCO world heritage site. The aim of the research is to study chemical elements content level in soils and surface waters of the central, southern and south-eastern parts of the Ukok plateau, to give an ecological and biogeochemical assessment of this little-studied area. Objects: main soil types (Mollic Leptosols Eutric, Umbric Leptosols Dystric, Lithic Leptosols Brunic) and surface water (rivers Zhumaly, Kalguty, Argamzhi, Ak-Alakh, Tarkhat and lake Ukok) of the plateau Ukok (Altai Republic, Russian Federation). Methods. Metal content in soils was determined by the approximate-quantitative emission spectral analysis at the Institute of Geochemistry and Mineralogy of SB RAS, while the content of trace elements in natural waters was defined by means of the atomic absorption spectrometry using electrothermal atomization at the Chemical Analytical Center of IWEP SB RAS. Results. The paper presents the results of studying chemical composition of different types of soils and surface waters of the high-mountain plateau Ukok. The concentrations of chemical elements in soils of the plateau do not exceed their Clarks in the soil cover and correspond to those in the mountain-tundra soils of Altai, except for the soils and parent rocks above the Kalguty W-Mo-V-Cu deposit distinguished by the abnormally high content of tungsten (up to 30-60 mg/kg). The increased content of Cu in the waters of the river Kalguty (16 µg/dm3 ) and the soils of the basin is related to the halos and the influence of pilings and tailings of the concentration plant. The plateau soils are characterized by low gross content of P and Ca needed for plants, but enriched with potassium, the content of which exceeds 2 % in more than half of the samples. In soils of the Ukok plateau, P content increases from west to east, from true surface (central) part to the edging mountains that is due to phosphor presence in indigenous rocks of the Altai-Sayan mountain country. At present, low eluvial-accumulative ratios of metals in the studied soils of the plateau are evidence of the lack of pronounced anthropogenic pollution. The content of most elements in soils increases with depth. In mountain-tundra peat soils, the biogenic accumulation of Mn was found under dwarf birches. For steppe soils, some accumulation of Zn, Cr, V and Ni was observed in surface horizons. Pb and Zn had the most uniform distribution. The initial heterogeneity of moraine and lake-glacial deposits determines the diversity of intra-profile distribution of metals in the formed soils. Clear dependence of most macro-and microelements content in surface waters on their concentrations in soils was not established. Nevertheless, there was an increase in the intensity of water migration of iron in wetlands of the Bertek part of the Ak-Alakh river basin, where its content was the highest.