Введение
Глава 1. Взаимодействие почв лесных экосистем с атмосферными поллютантами 15
1.1. Источники и масштабы атмосферного загрязнения 17
1.1.1. Кислотообразующие компоненты атмосферных осадков 17
1.1.2. Тяжелые металлы 20
1.2. Основные процессы взаимодействия почв с поллютантами 21
1.2.1. Взаимодействие почв с протонами 22
1.2.2. Взаимодействие почв с соединениями серы 27
1.2.3. Взаимодействие почв с тяжелыми металлами 31
1.3. Устойчивость почв к поллютантам 41
1.3.1. Оценка устойчивости почв к кислотным выпадениям 42
1.3.2. Устойчивость почв к тяжелым металлам 46
1.3.3. Проблемы экологического нормирования 47
1.3.4. Концепция критических нагрузок 53
1.3.5. Критические концентрации и экологические нормативы 56
1.4. Экологические последствия атмосферного загрязнения почв 61
1.4.1. Пути и механизмы поступления элементов в растения 61
1.4.2. Влияние подкисления почв на растения 64
1.4.3. Поглощение тяжелых металлов растениями 66
1.5. Основные подходы к ремедиации загрязненных почв 72
1.5.1. Промывание почв 74
1.5.2. Стабилизация загрязняющих веществ in situ с помощью сорбентов и других мелиорантов 74
1.5.3. Фиторемедиация 77
1.5.4. Естественное восстановление 78
1.5.5. Проблемы ремедиации почв Кольской субарктики 79
1.5.6. Оценка эффективности ремедиации 81
Глава 2. Объекты и методы исследований 84
2.1. Природные условия 84
2.2. Атмосферное промышленное загрязнение 88
2.2.1. Основные источники загрязнения 88
2.2.2. Локальный и региональный уровни выпадений сульфатов из атмосферы 90
2.2.3. Атмосферные выпадения никеля и меди 95
2.3. Объекты исследований 97
2.4. Методы исследований 105
2.4.1. Полевые методы 105
2.4.2. Лабораторные эксперименты 108
2.4.3. Аналитические методы 110
2.4.4. Методы математической обработки 112
Глава 3. Влияние атмосферного загрязнения на кислотность и катионообменные свойства почв 114
3.1. Основные закономерности подкисления почв в модельных экспериментах 114
3.1.1. Реакция подзолов на имитированные кислые осадки 114
3.1.2. Буферность лесных почв по отношению к кислотам 116
3.2. Пространственная изменчивость кислотности и катионообменных свойств подзолов сосновых лесов в зоне влияния ГМК «Печенганикель» 123
3.2.1. Пределы пространственной изменчивости 123
3.2.2. Основные закономерности пространственной изменчивости и взаимосвязи кислотности и катионообменных свойств почв 130
3.2.3. Кислотное состояние подзолов и возможные экологические последствия подкисления 138
3.3. Пространственная изменчивость кислотности и катионообменных свойств подзолов еловых лесов в зоне влияния ГМК «Североникель» 140
3.4. Резюме 145
Глава 4. Поведение серы в почвах 148
4.1. Соединения серы в почвах региона 148
4.2. Изменения содержания соединений серы по градиенту загрязнения 154
4.3. Адсорбция сульфатов в почвах 159
4.4. Резюме 161
Глава 5. Загрязнение почв тяжелыми металлами 164
5.1. Подзолы сосновых лесов в окрестностях ГМК «Печенганикель» 165
5.1.1. Пространственное распределение тяжелых металлов 165
5.1.2. Временная динамика содержания тяжелых металлов 189
5.2. Подзолы еловых лесов в окрестностях ГМК «Североникель» 190
5.2.1. Пространственное распределение тяжелых металлов 190
5.2.2. Временная динамика содержания тяжелых металлов 199
5.3. Резюме 201
Глава 6. Трансформация почвенных растворов под воздействием атмосферного загрязнения 203
6.1. Изменения состава почвенных растворов подзолов под воздействием техногенной нагрузки 204
6.1.1. Состав почвенных растворов подзолов под сосновыми и еловыми лесами в фоновых условиях 204
6.1.2. Изменения состава почвенных растворов подзолов по градиенту загрязнения.207
6.1.3. Подвижность элементов 212
6.1.4. Связь состава почвенных растворов со свойствами твердой фазы почв 213
6.2. Сравнительный анализ разных методов выделения почвенных растворов 216
6.2.1. Лабораторные и полевые модификации вакуумных пробоотборников 216
6.2.2. Вытеснение этанолом 216
6.2.3. Лизиметрические воды 218
6.3. Резюме 220
Глава 7. Анализ устойчивости почв как компонентов экосистем к загрязняющим веществам 222
7.1. Содержание и запасы органического вещества почв 222
7.2. Устойчивость почв к антропогенному подкислению 224
7.2.1. Оценка скорости выветривания по модели PROFILE 224
7.2.2. Оценка и прогноз устойчивости почв к антропогенному подкислению помощью модели SMART 231
7.3. Устойчивость почв по отношению к тяжелым металлам 238
7.3.1. Основные закономерности поглощения № и Си почвами 238
7.3.2. Оценка токсичности тяжелых металлов с помощью биотестирования 247
7.3.3. Влияние свойств почв на фитотоксичность Ni и Си 253
7.3.4. Критические содержания тяжелых металлов и современные риски их избыточного накопления в почвах 258
7.4. Резюме 262
Глава 8. Роль почв в техногенной дигрессии лесных фитоценозов 266
8.1. Видовой состав и структура сосновых лесов в зоне влияния ГМК «Печенганикель» 267
8.1.1. Древесный ярус 268
8.1.2. Напочвенный покров 270
8.1.3. Связь напочвенного покрова с атмосферными выпадениями и свойствами почв 274
8.1.4. Ординация фитоценозов 276
8.2. Элементный состав сосны 282
8.2.1. Хвоя сосны 282
8.2.2. Ветви 303
8.2.3. Кора 304
8.2.4. Древесина ствола 304
8.2.5. Аккумуляция тяжелых металлов в биомассе сосны 305
8.3. Видовой состав и структура еловых лесов в зоне влияния ГМК «Североникель» 306
8.4. Элементный состав ели 310
8.4.1. Хвоя ели 310
8.4.2. Ветви 321
8.4.3. Кора 321
8.4.4. Древесина ствола 322
8.4.5. Аккумуляция тяжелых металлов в биомассе ели 323
8.5. Временная динамика элементного состава сосны и ели в условиях сокращения атмосферных выбросов 324
8.6. Почвы как основа сохранения фитоценозов в условиях атмосферного загрязнения 327
8.6.1. Обеспеченность элементами питания 327
8.6.2. Вклад природных и техногенных факторов в изменчивость состава хвои 330
8.6.3. Связь содержания тяжелых металлов в растениях и почвах 331
8.6.4. Запасы тяжелых металлов в древостоях и почвах 339
8.7. Резюме 343
Глава 9. Ремедиация техногенных пустошей 345
9.1. Промывание почв 346
9.1.1. Подбор сорбентов для связывания вымываемых металлов 346
9.1.2. Эффективность промывания загрязненных почв 348
9.2. Ремедиация почв техногенных пустошей 351
9.2.1. Состояние почв техногенных пустошей 351
9.2.2. Ремедиация техногенных пустошей 356
9.2.3. Состояние растительности 358
9.2.4. Эффективность известкования почв техногенных пустошей 362
9.3. Резюме 366
Выводы 368
Список цитируемой литературы 372
