The highly rugged mountainous land topography of the Novorossiysk industrial agglomeration (NW Ca... more The highly rugged mountainous land topography of the Novorossiysk industrial agglomeration (NW Caucasus, Krasnodar Krai, Russia) and arid climate limit the restoration abilities of disturbed mine lands. Abandoned waste-rock dumps of a marl quarry occupy an area of ca. 150,000 m2 next to the cement plant, residential districts, and a commercial seaport. To assess the eco-risk, topsoil horizons of urban and mine-site Technosols and background Rendzinas were sampled and analyzed; measurements of particulate matter fractions PM1, PM2.5, PM4, and PM10 were conducted throughout the agglomeration. Fugitive dust emission from the unreclaimed marl dumps raises the PM2.5 content in the air by a factor of 2.68 on average. The high sorption capacity of the fine eluvium results in the accumulation of urban emissions by the dust and contributes to the subsequent soil pollution; the Cumulative Pollution Index of pedochemical anomalies reaches the high-risk level over the areas of up to 5 km2. Environmental threats caused by the mine dumps can be assessed more reliably by means of land zoning based on accumulated environmental damage indicators and the debris flow and waterspout risk calculation. To abate the technogenic impact caused by the mine spoils, reclamation actions must be taken including soil stabilization on sensitive sites by application of geosynthetic cover, hydroseeding of the mixture of soil improvers and seeds of herbaceous plants on the slopes, and anti-erosion plantation of cades (Juniperus oxycedrus L.) and smoke trees (Cotinus coggygria Scop.) at subhorizontal surfaces.
The results of field, analytical, and experimental research at a number of production facilities ... more The results of field, analytical, and experimental research at a number of production facilities reflect the properties of oil-contaminated soils in 3 landscapes: the permafrost treeless Arctic ecosystem, boreal forest, and temperate-climate grassland-woodland ecotone. Laboratory studies have revealed the concentrations of petroleum hydrocarbons in soils, ranging from medium levels of 2000-3000 mg/kg to critical figures over 5000 mg/kg, being 2–25 times higher than the permissible content of oil products in soils. The experimentally applied thermal effects for the oil products desorption from the soil allowed finding an optimal regime: the treatment temperature from 25 to 250 °C reduces the concentrations to an acceptable value. The conditions are environmentally sound, given that the complete combustion point of humates is ca. 450 °C. The outcomes suggest the eco-friendly solution for soil remediation, preserving the soil fertility in fragile cold environments and in more resilient temperate climates, where revitalized brownfields are essential for food production.
The study presents a complex characteristic of zircon from the Verkhneurmiysky intrusive series w... more The study presents a complex characteristic of zircon from the Verkhneurmiysky intrusive series with Li-F granites. A wide range of morphological and chemical properties of zircon allowed us to obtain new information on the formation and alteration of zircon from biotite and zinnwaldite granitoids and to determine its features, which contribute to the correct definition of Li-F granites formed directly before the tin mineralization. The reviled trends of zircon morphology and composition evolution in the Verkhneurmiysky granites series are: the high-temperature morphotypes are followed by low-temperature ones with more complicated internal structure with secondary alteration zones, mineral inclusions, pores, and cracks; the increasing concentration of volatile (H2O, F), large ion lithophile (Cs, Sr), high field strength (Hf, Nb) and rare-earth elements with decreasing crystallization temperatures and the determining role of the fluid phase (predominantly, F) in the trace element accumulation. The composition of zircon cores in biotite and zinnwaldite granites is very similar. However, the zircon rims from zinnwaldite granites are much more enriched in trace elements compared to those from biotite granites. The first study of zircon from the Verkhneurmiysky granitoids provides new data on the formation and alteration conditions of granitoids, including zinnwaldite ones
A biogeochemical study of more than 20,000 soil and plant samples from the North Caucasus, Dzunga... more A biogeochemical study of more than 20,000 soil and plant samples from the North Caucasus, Dzungarian Alatau, Kazakh Uplands, and Karatau Mountains revealed features of the chemical element uptake by the local flora. Adaptation of ore prospecting techniques alongside environmental approaches allowed the detection of geochemical changes in ecosystems, and the lessons learned can be embraced for soil phytoremediation. The data on the influence of phytogeochemical stress on the accumulation of more than 20 chemical elements by plants are considered in geochemical provinces, secondary fields of deposits, halos surrounding ore and nonmetallic deposits, zones of regional faults and schist formation, and over lithological contact lines of chemically contrasting rocks overlain by 5–20 m thick soils and unconsolidated cover. We have corroborated the postulate that the element accumulation patterns of native plants under the natural geochemical stress depend not only on the element content in soils and the characteristics of a particular species but also on the values of ionic radii and valences; with an increase in the energy coefficients of a chemical element, its plant accumulation decreases sharply. The contribution of internal factors to element uptake from solutions gives the way to soil phytoremediation over vast contaminated areas. The use of hyperaccumulating species for mining site soil treatment depends on several external factors that can strengthen or weaken the stressful situation, viz., the amount of bedrock exposure and thickness of unconsolidated rocks over ores, the chemical composition of ores and primary halos in ore-containing strata, the landscape and geochemical features of sites, and chemical element migration patterns in the supergene zone.
Approaches to reutilization of diamond clay tailings in northern environments are considered in t... more Approaches to reutilization of diamond clay tailings in northern environments are considered in the example of the Subarctic region of Russia. The monitoring studies are conducted at storage facilities of Severalmaz PJSC where ca. 14 million cubic meters of waste rock are produced annually after kimberlite mining and processing. The tailings of diamond ore dressing waste are situated in complex geological conditions of high-groundwater influx and harsh cold climate with low levels of solar radiation and the average annual temperature below freezing point. Furthermore, the adjoining protected forests with a significant diversity of biogeocenoses and salmon-spawning rivers are affected by the storage area. Reducing the impact of the tailings can be achieved through the reuse of the stored clay magnesia rocks obtained from saponite-containing suspension. The experiments reveal the most promising ways of their application as potential secondary mineral raw materials: cement clinker and ceramics manufacture, integration of alkaline clay into the reclamation of acidic peat bogs, and production of aqueous clay-based drilling fluid. Field and laboratory tests expose the advantages and prospects of each suggested treatment technique.
Почвы и растения Санкт-Петербурга испытывают техногенную нагрузку, связанную с деятельностью чело... more Почвы и растения Санкт-Петербурга испытывают техногенную нагрузку, связанную с деятельностью человека в промышленных, селитебных и рекреационных зонах города. Для оценки трансформации урбано-земов различных функциональных зон в течение летних полевых сезонов 2016-2018 гг. были изучены инду-стриальные, жилые и парковые территории суммарной площадью свыше 7000 га, находящиеся в южной ландшафтной зоне города. В период полевых работ было отобрано 796 пар проб почвы и растений. Проведенный комплекс полевых и лабораторных исследований позволил охарактеризовать ключевые биогеохимические особенности ландшафтов, различающихся по функциональному использованию. По ре-зультатам химико-аналитических работ, выполненных в аккредитованной лаборатории, были получены све-дения о концентрациях загрязняющих металлов в почвенно-растительном покрове. Интерпретация данных и расчет коэффициентов накопления элементов выявили районы с наиболее не-благоприятной экологической обстановкой. Установлено, что загрязнение окружающей среды в южных рай-онах города привело к значительной степени физической, химической и биологической деградации почвенно-растительного покрова. В настоящее время около 10 % почв данной территории полностью утратили спо-собность к биологическому самоочищению, что привело к нарушению их экологических функций и острой необходимости проведения рекультивационных работ.
Soils and plants of Saint Petersburg are under the constant technogenic stress caused by human ac... more Soils and plants of Saint Petersburg are under the constant technogenic stress caused by human activity in in-dustrial, residential, and recreational landscapes of the city. To assess the transformed landscapes of various functional zones, we studied utility, housing, and park districts with a total area of over 7,000 hectares in the southern part of the city during the summer seasons of 2016-2018. Throughout the fieldwork period, 796 individual pairs of soil and plant samples were collected. A complex of consequent laboratory studies performed in an accredited laboratory allowed the characterization of key biogeochemical patterns of urban regolith specimens and herbage samples of various grasses. Chemical analyses provided information on the concentrations of polluting metals in soils and plants of different land use zones. Data interpretation and calculation of element accumulation factors revealed areas with the most unfavorable environmental conditions. We believe that a high pollution level in southern city districts has led to a significant degree of physical, chemical, and biological degradation of the soil and vegetation cover. As of today, approximately 10 % of the Technosols in the study area have completely lost the ability to biological self-revitalization, which results in ecosystem malfunction and the urgent need for land remediation.
Underground coal mining in Southern European Russia leads to soil cover destruction in areas dire... more Underground coal mining in Southern European Russia leads to soil cover destruction in areas directly occupied by spoil tips and rock dumps located nearby. Coal producing areas in the Rostov Region were selected for a detailed consideration. Soil samples were taken from the uppermost horizons: a layer of 0–10 cm of spoil tips and surrounding areas, as well as from 1.5 m depth vertical soil profiles. The soil samples were analysed for mineral composition, particle-size distribution and gross contents of Cu, Zn, Pb, Ag, Sn, Mo, Ba, Co, Ni, Mn, Ti, V, Cr, Ga, P, Li, Sr, Y, Yb, Nb, Sc and Zr, using emission spectral analysis. The plant species of mining influenced areas were described. The process of Technosol formation at the waste sites was considered separately. Soils have not yet formed as a result of a self-restoration on the spoil tips aged more than 50 years and burnt-out decades ago. A vegetation cover, which emerged during this time range, practically does not support the progress of any considerable soil-forming process. The ponds formed by the flooding of burning spoil tips, do not give the possibility for the formation of soils and hardly contribute to plant growth. The surface layers of spoil tips at all stages of their development are different from the surrounding steppe soils in geochemical characteristics and mineralogical composition. The atmospheric and water inflow of material from spoil tips changes (in the cases studied – worsens) a state of steppe soils within a radius of 1 km, and leads to the increase of heavy metal content in these soils.
The present paper deals with the issue of technogenic metallisation of mining site soils and the ... more The present paper deals with the issue of technogenic metallisation of mining site soils and the biosphere as a whole. The natural biosphere metallisation has probably started long ago. It is connected with the destruction of small areas with anomalously high content of metals in rocks and further migration of the released metals in the neighbouring biosphere areas. As a result, their content increases in a much larger area, although only slightly. This concentration increase can capture the pedosphere, hydrosphere, atmosphere, and living matter. As a result of deposit mining conducted by people, the enrichment of several biosphere parts with metals occurs much more intense and takes far greater areas than the natural metallisation. The metallisation began to have a negative impact on many living organisms, including humans. Therefore, the study and the role of this process from a purely geochemical moved into environmental. The investigation of topsoil pollution was conducted in mining areas of Russia, Kazakhstan, and Ukraine. The emission spectral analyses of thousands of samples showed that the dominant contemporary way of remediation at mining and beneficiation areas does not prevent a metal spread through the decades. The proposed insulation method allows preventing environmental pollution by using polyethylene and polypropylene wastes.
For the first time the abundances (the average concentrations) of chemical elements are given for... more For the first time the abundances (the average concentrations) of chemical elements are given for the soils of urban landscapes. The figures were established by authors on the base of average concentrations of chemical elements in the soils of more than 300 cities and settlements in Europe, Asia, Africa, Australia, and America. The major part of data (sampling, analyses and their statistical treatment) was obtained directly by authors as a result of special studies conducted for more than 15 years. The concentrations of elements were defined by the spectral, gravimetric, neutron activation and the X-ray fluorescence methods of analyses. The control of sampling and also inner and outer laboratory controls of analyses were carried out. The ordinary and the control analyses were carried out in the certified and accredited laboratories, including arbitration laboratory. The sufficiently numerous published materials of different researchers were also used.
В книге приводятся общие сведения о геохимических системах, впервые обособленных А.Е. Ферсманом. ... more В книге приводятся общие сведения о геохимических системах, впервые обособленных А.Е. Ферсманом. Особое внимание уделено биокосным системам, выделение и изучение которых связано с работами В.В. Докучаева, В.И. Вернадского, А.И. Перельмана и их учеников. Рассматриваются основные требования к изучению и характеристике геохимических систем. Приводятся основополагающие данные о геохимических ландшафтах и о поведении химических элементов в биосфере. При этом существенное внимание уделено ландшафтам населенных пунктов, их классификации, формированию в них геохимических аномалий. Рассматриваются четыре важнейших показателя состояния геохимических систем. Разбираются правила, закономерности и законы поведения химических элементов в этих системах.
Дается довольно подробная информация о кларках, местных фоновых содержаниях и разбросе химических элементов в абиогенных, биогенных и биокосных системах. Показывается, что наибольшие геохимические изменения, связанные с техногенезом, происходят в биокосных системах в пределах селитебных и сельскохозяйственных ландшафтов.
Значительная часть книги посвящена кларкам почв селитебных ландшафтов. Детально разбираются методика определения кларков, общие закономерности их поведения в почвах населенных пунктов. Проводится сравнение их величин с кларками почв Земли и земной коры. Рассматриваются геохимические особенности почв различных групп селитебных ландшафтов, выделяемых в зависимости от числа проживающих жителей.
Впервые приводятся установленные для конца XX – начала XXI вв. кларки 50 химических элементов почв селитебных ландшафтов.
В монографии излагаются основные термины и понятия экологической геохимии; приводятся главные пок... more В монографии излагаются основные термины и понятия экологической геохимии; приводятся главные показатели, используемые для оценки геохимических систем и изменений в них. Рассматриваются экологические закономерности, правила и законы распределения химических элементов в биокосных и биологических системах, анализируются геохимические особенности различных агроландшафтов Кубани. Монография предназначена для студентов-бакалавров, магистрантов и аспирантов экологического профиля, а также для практических экологов, работающих над проблемами повышения устойчивости и продуктивности агроландшафтов.
For the first time, the quantitative geochemical data are given for urban soils of several groups... more For the first time, the quantitative geochemical data are given for urban soils of several groups of cities which differ in population. The content of chemical elements is considered as well as the specific ecological significance of soil contamination by these elements. The figures were established by authors on the base of average concentrations of chemical elements in the soils of more than 300 cities and settlements. The major part of data (sampling, analyses, and their statistical treatment) was obtained directly by authors as a result of special studies conducted for more than 15 years. The sufficiently numerous published materials of different researchers were also used. The greatest elements accumulation comparing with the Earth’s soils (tens of thousands of tons per 1 km2) is associated with an increase in the content of Ca and Mg. Considering the environmental significance of chemical elements accumulation in soils, we note the primary role of Pb and Zn in all groups of cities. Out from the rest pollutants it is necessary, first of all, to note As, Cu, and Cl, which are the main contaminants in four of six cities groups. In two groups of settlements, Cd and Co are important soil pollutants. In three groups, a considerable increase in the Ca content significantly modifies ecological–geochemical state of soils.
Purpose. The aim of our work was to assess changes in the trace element composition of poplar lea... more Purpose. The aim of our work was to assess changes in the trace element composition of poplar leaves in large cities and mining centers of Mongolia. The objectives of the study included: (1) to reveal the biogeochemical background features and changes in the trace element composition of poplar leaves in urban and mining landscapes; (2) to determine the degree of technogenic disturbance in the chemical composition of urban vegetation; and (3) to assess the functioning and ecological status of poplars under technogenic impact. Materials and methods. Poplar hybrids, which compose about 75 % of the urban woody plantations, were sampled in Ulaanbaatar (77 samples) in the mid-summer of 2008, Erdenet (30 samples) in 2011, Darkhan (19 samples) in 2011, and Sharyngol (21 samples) in 2013. Bulk concentrations of 54 heavy metals in the samples of the dry plant material were measured by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) on Elan-6100 and Optima-4300 analyzers. Results and discussion. The local biogeochemical background of the Mongolian cities under consideration differs from the mean global values in the higher concentrations of Cd, Sr, As, and Zn. The concentrations of Be, V, Pb, Cr, and Ni in plants of the background areas are lower than their global values. The maximum coefficients of the biogeochemical transformation, Z v , were revealed in Ulaanbaatar. In the other cities, the values of Z v in the industrial zones were higher than those in the residential zones by 1.5–2 times. The trace element ratios characterizing the balance in the provision of metabolic processes confirm the conclusion about the satisfactory state of the urban trees.
Изучено геохимическое состояние почв более 300 населенных пунктов. Проведены контроль опробования... more Изучено геохимическое состояние почв более 300 населенных пунктов. Проведены контроль опробования, а также внутренний и внешний контроль анализов. Рядовые и контрольные анализы выполнены в аттестованных и аккредитованных лабораториях, в том числе в арбитражной. На основании обобщенных данных рассмотрено влияние размера города на процессы загрязнения почв. Приведена количественная информация о накоплении металлов почвами в различных категориях населенных пунктов. В городах, объединенных в группы по числу жителей, определена не только концентрация отдельных элементов в почвах, но и конкретная экологическая значимость загрязнения. Установлено, что наибольшее по массе содержание металлов в сравнении с кларком почв Земли характерно для почвенного покрова городов с населением 300–700 тыс. чел., менее 100 тыс. чел., а также рекреационно-туристических центров. Рассмотрена экологическая опасность накопления химических элементов в почвах и первостепенная роль Pb и Zn как загрязняющих элементов во всех группах городов. Отмечено накопление в почвенном покрове в значительных концентрациях Cd, Co и Ca, существенно изменяющих эколого-геохимическую обстановку в городских ландшафтах. Определено, что такие элементы, как As, Cu и Cl, являются ключевыми эколого-геохимическими загрязнителями в четырех группах населенных пунктов. Выделены группы населенных пунктов, различающиеся по величинам абсолютного разброса концентраций элементов. Ключевые слова: экология почв, экологическая геохимия, геохимия окружающей среды, тяжелые металлы, микроэлементы, абсолютный разброс химических элементов.
Цемесская бухта с прилегающей частью открытого моря известна как важный рыбопромысловый район. Еж... more Цемесская бухта с прилегающей частью открытого моря известна как важный рыбопромысловый район. Ежегодное число туристов, посещающих г. Новороссийск составляет не менее 1 млн. чел., что позволяет считать город не только промышленным, но и курортным центром Черноморского побережья России и подчеркивает особую важность мониторинга экологической обстановки в аквальных ландшафтах. Разработка месторождения мергеля и производство портландцемента в г. Новороссийске представляют экологическую угрозу для бухты. Биогеохимическое исследование 150 проб водорослей выявило участки акватории с неблагоприятной экологической обстановкой. Максимальные содержания большей части элементов отмечены в пробах цистозиры (Cystoseira barbata), характеризующих центральную часть бухты – побережье г. Новороссийска. Аквальные ландшафты на этих участках испытывают наибольшее воздействие осажденных из воздуха поллютантов, поступающих с водным стоком. Наименьшие концентрации металлов характерны для проб, отобранных в зонах влияния биогенных ландшафтов лесов, однако и на этих участках прослеживается воздействие выбросов цементного завода и иных промышленных предприятий. Биогеохимический мониторинг 1999–2009 гг. выявил общую тенденцию к уменьшению средних содержаний большинства рассмотренных элементов в период до 2004 г. и возрастание содержаний к 2009 г. При наличии общей тенденции, аккумуляция в водорослях различных металлов имеет свои особенности. При этом наиболее низкие средние содержания элементов в пределах акватории города постоянно остаются на уровне, превышающем содержания, характерные для водорослей в зонах влияния биогенных лесных ландшафтов.
Ключевые слова: Чёрное море; биогеохимия; водоросли; тяжелые металлы. Abstract Tsemes Bay with adjacent open sea water area is known as an important fishing region. The annual number of tourists visiting Novorossiysk city is at least 1 million people. This allows us to consider the city as an industrial and resort centre of Russian Black Sea coast and emphasises the special importance of environmental conditions’ monitoring in aquatic landscapes. Marl mining and production of Portland cement in Novorossiysk constitute the environmental threat to the bay. Biogeochemical research of 150 algae samples identified the water areas with adverse environmental conditions. The maximum content of most part of chemical elements was observed in Cystoseira barbata samples, characterising the coast of Novorossiysk in central part of the bay. Aquatic landscapes in these areas experience the greatest impact of pollutants arriving from the air and coming with the water drain. The lowest concentrations of metals are typical for samples taken in the zones of biogenic forest landscapes’ influence, but even in these areas the impact of cement plant and other industrial enterprises emissions can be traced. Biogeochemical monitoring held in 1999–2009 revealed a general trend toward a decrease of the average elements contents in the period up to 2004, and the increase of contents by 2009. At presence of a general trend, the accumulation of various metals in algae has its own characteristics. At the same time, the lowest average concentrations of elements within the city water area constantly remain at the level exceeding the content in algae growing in the areas of biogenic forest landscapes’ influence.
Keywords: Black sea; biogeochemistry; algae; heavy metals.
The geochemical transformation of landscapes in the Tuul river valley around Zaamar goldfield in ... more The geochemical transformation of landscapes in the Tuul river valley around Zaamar goldfield in Central Mongolia was considered. The migration and accumulation of heavy metals and metalloids in the 25-km section of the river valley were studied. For this purpose, the landscape and land-use zoning was done, the levels of accumulation of chemical elements in allocated zones were defined and the main factors which determine the geochemical changes during the deposit mining were identified. The study is based on data from soil-geochemical survey in 2012. These include the results of the determination of 20 metals and metalloids by mass spectrometry with inductively coupled plasma of 39 samples of surface soil horizon (0-10 cm) and 17 bottom sediment samples. The total content of organic matter and the actual acidity were determined in soil samples. The analysis of data showed that the intensive mechanogenesis including dredging of large volumes of rock with the forming of dumps, tailings and ponds, leads to changes in the chemical composition of soils and technogenic surface formations (TSF). The geochemical transformation of technogenic landscapes caused by the removal of fine fractions with the river runoff, expressed as an increase or decrease in the content of some heavy metals and metalloids with the formation of local low-contrast anomalies. Soils and TSF in the territory of dumps are distinguished by increased (up to 2.8 times) content of Zn-Ni-Sr comparing to the baseline conditions. Aquatic landscapes of settling basins created during the industrial and artisanal placer gold mining are the sedimentary geochemical barriers, where a wide association of heavy metals and metalloids is deposited with the accumulation coefficients from 1.3 to 3 comparing to the average content in sediments of the other aquatic landscapes. Sn, As, Hg, Co, Pb, Ni, Cu, Cr, Zn, V, Sr, Ba are accumulated in suspended sediments of Tuul river in the mining area. The basic parameters of soils, waste dumps and river sediments which control the accumulation of As, Co, Cu, Mo, W, characterized by maximum spatial variability, were established using the method of regression "trees". The most important are the physical and chemical properties of storage medium, the amounts of oxides of Fe, Mn and the pH value, as well as the type of land use. Mo and W are accumulated in the organomineral form, as indicated by their correlation with the total concentrations of soil humus; Co is characterized by the maximum concentrations in the autonomous landscapes. The excess of set in Mongolia for loamy soils MPC are fixed in technogenically disturbed ground and aquatic landscapes with As (100% of the points, the average rate of excess is 3.7, the maximum - 9.3) and V (60%, 1.1 and 1 5, respectively). The widespread excess of standards for As are fixed in the background landscape, which indicates a low value for the MPC of this element. The weak Hg pollution of river suspension and heavy contamination of settling basins bottom sediments with the excess of 4.7 times were revealed. The accumulation of potentially dangerous heavy metals and metalloids may increase during the application of ameliorants and organic fertilizers at the remediated sites, causing an increase of humus content, oxides of Fe and Mn and the pH value and thus helps to perpetuate the pollutants in soils and TSF.
Рассмотрена геохимическая трансформация ландшафтов долины р. Туул в районе золотого прииска Заамар в Центральной Монголии. Проведено ландшафтно-функциональное зонирование территории. Уровни аккумуляции тяжелых металлов и металлоидов в почвах и техногенных поверхностных образованиях сопоставлены с фоновыми. Изучены изменения химического состава донных отложений и взвешенных наносов на 25-километровом участке реки и в запрудах. Основными факторами, определяющими геохимическую неоднородность территории исследования, являются свойства почв и функциональное использование земель (для As, Co, Cu, Mo, W), содержание MnO (As, W) и органического углерода (Mo, W), геохимическая позиция (Со).
Novorossiysk is a city with population over 300 thousand inhabitants. One of the world's largest ... more Novorossiysk is a city with population over 300 thousand inhabitants. One of the world's largest deposits of marl is developed here for the production of Portland cement. The oldest Russian cement plant operating here since 1882 is a major source of environmental pollution. The accumulation of pollutants in the soil cover, subjected to maximum technogenic impact, was studied. Processes of elements migration and accumulation were analysed on the basis of catenary sequences with the account of urban vegetation features. Soil samples were taken from the uppermost soil horizons: layer of 0–30 cm. The soil samples were analysed for gross concentrations of 22 elements, using emission spectral analysis in certified and accredited laboratory. Impact of cement production emissions, in conditions joint effect of relief and buildings height, led to certain dispersion in elements mean concentrations in soils. The elements average contents increase in soils of slopes lower parts; this indicates that pollutants appear directly from the cement plant, as well as they migrate from the soil of slopes located above. The fact that depending on factors of relief and technogenesis type, the same elements may behave quite differently, indicates their migration in various forms and shows the presence of several different geochemical barriers.
Новороссийск – город с населением более 300 тыс. жителей, где разрабатывается одно из крупнейших в мире месторождений мергеля для производства портландцемента. Старейший цементный завод России действует здесь с 1882 г. и является основным источником загрязнения окружающей среды. Проведено исследование накопления поллютантов в почвенном покрове, испытывающем наибольшую техногенную нагрузку. Процессы миграции и осаждения загрязняющих элементов в почвах проанализированы с учётом геоморфологических особенностей и преобладающих типов растительности. Образцы почвы отобраны из верхних горизонтов: слой 0–30 см. В образцах были определены валовые концентрации 22 химических элементов с помощью эмиссионного спектрального анализа в сертифицированной и аккредитованной лаборатории. Воздействие выбросов цементного производства в условиях совместного влияния различных форм рельефа и этажности застройки привело к неравномерному загрязнению почв. Средние содержания элементов повышены в почвах нижних частей склонов, что указывает на поступление загрязняющих веществ не только непосредственно из выбросов цементного завода, но и за счёт миграции со склонов, расположенных выше. Отмечено интенсивное загрязнение в почвах одноэтажных районов. В зависимости от рельефа и типа техногенеза, одни и те же элементы могут вести себя совершенно по-разному, что указывает на их миграцию в различных формах и отмечает наличие нескольких различных геохимических барьеров.
The largest bay on the Black Sea coast of the Caucasus is Tsemes bay. Novorossiysk city with a po... more The largest bay on the Black Sea coast of the Caucasus is Tsemes bay. Novorossiysk city with a population of more than 300 thousand inhabitants is located on the shores of the bay. The most important commercial port of southern Russia is located here. The largest centre of the cement industry operates here on the basis of the developed marl deposit. Cement production is a major source of pollution in the city and the surrounding area. Biogeochemical study of 150 samples of algae revealed the water areas with adverse environmental conditions. Intense accumulation of heavy metals by algae occurs within these areas. Ten years of biogeochemical monitoring showed the general trend of increasing contents of pollutants in algae. Geobotanical study allowed to reveal the most contaminated sites within the waters of Tsemes bay, where the disappearance of most of the species of algae was noted.
Цемесская (Новороссийская) бухта является крупнейшей на Черноморском побережье Кавказа. Расположенный на берегах бухты Новороссийск – город с населением более 300 тыс. жителей. Здесь находится важнейший торговый порт юга России и разрабатывается месторождение мергеля, на основе которого действует крупнейший центр цементной промышленности. Производство цемента является важнейшим источником загрязнения территории города и прилегающей акватории. Биогеохимическое исследование 150 проб водорослей выявило участки акватории с неблагоприятной экологической обстановкой. В их пределах происходит интенсивная аккумуляция тяжелых металлов водорослями. Наиболее загрязненными по результатам геоботанических исследований может быть признана внутренняяя часть бухты. Аквальные ландшафты на этом участке испытывают наибольшее воздействие осажденных из воздуха поллютантов, поступающих с водным стоком. Участки в пределах акватории Цемесской бухты, которые можно характеризовать, как «условно чистые» – западная и восточная оконечность бухты, находящиеся в зонах влияния биогенных ландшафтов суши, однако и на этих участках прослеживается воздействие выбросов цементного завода и иных промышленных предприятий. Наиболее высокие содержания большинства рассмотренных элементов отмечены в пробах, характеризующих центральную часть бухты и акваторию пос. Алексино, наименьшие характерны для проб, отобранных в зонах влияния биогенных ландшафтов лесов. Эти данные биогеохимического мониторинга подтверждают геоботаническую характеристику морских экосистем и выделение наиболее подверженных техногенному воздействию участков. Десятилетний биогеохимический мониторинг (1999–2009 гг.) выявил общую тенденцию к уменьшению средних содержаний большинства рассмотренных элементов в период до 2004 года и возрастание содержаний в 2009 г. При наличии общей тенденции, изменения средних содержаний каждого элемента имеет свои особенности. При этом наиболее низкие средние содержания элементов в пределах акватории города постоянно остаются на уровне, превышающем содержания, характерные для водорослей в зонах влияния биогенных лесных ландшафтов.
The highly rugged mountainous land topography of the Novorossiysk industrial agglomeration (NW Ca... more The highly rugged mountainous land topography of the Novorossiysk industrial agglomeration (NW Caucasus, Krasnodar Krai, Russia) and arid climate limit the restoration abilities of disturbed mine lands. Abandoned waste-rock dumps of a marl quarry occupy an area of ca. 150,000 m2 next to the cement plant, residential districts, and a commercial seaport. To assess the eco-risk, topsoil horizons of urban and mine-site Technosols and background Rendzinas were sampled and analyzed; measurements of particulate matter fractions PM1, PM2.5, PM4, and PM10 were conducted throughout the agglomeration. Fugitive dust emission from the unreclaimed marl dumps raises the PM2.5 content in the air by a factor of 2.68 on average. The high sorption capacity of the fine eluvium results in the accumulation of urban emissions by the dust and contributes to the subsequent soil pollution; the Cumulative Pollution Index of pedochemical anomalies reaches the high-risk level over the areas of up to 5 km2. Environmental threats caused by the mine dumps can be assessed more reliably by means of land zoning based on accumulated environmental damage indicators and the debris flow and waterspout risk calculation. To abate the technogenic impact caused by the mine spoils, reclamation actions must be taken including soil stabilization on sensitive sites by application of geosynthetic cover, hydroseeding of the mixture of soil improvers and seeds of herbaceous plants on the slopes, and anti-erosion plantation of cades (Juniperus oxycedrus L.) and smoke trees (Cotinus coggygria Scop.) at subhorizontal surfaces.
The results of field, analytical, and experimental research at a number of production facilities ... more The results of field, analytical, and experimental research at a number of production facilities reflect the properties of oil-contaminated soils in 3 landscapes: the permafrost treeless Arctic ecosystem, boreal forest, and temperate-climate grassland-woodland ecotone. Laboratory studies have revealed the concentrations of petroleum hydrocarbons in soils, ranging from medium levels of 2000-3000 mg/kg to critical figures over 5000 mg/kg, being 2–25 times higher than the permissible content of oil products in soils. The experimentally applied thermal effects for the oil products desorption from the soil allowed finding an optimal regime: the treatment temperature from 25 to 250 °C reduces the concentrations to an acceptable value. The conditions are environmentally sound, given that the complete combustion point of humates is ca. 450 °C. The outcomes suggest the eco-friendly solution for soil remediation, preserving the soil fertility in fragile cold environments and in more resilient temperate climates, where revitalized brownfields are essential for food production.
The study presents a complex characteristic of zircon from the Verkhneurmiysky intrusive series w... more The study presents a complex characteristic of zircon from the Verkhneurmiysky intrusive series with Li-F granites. A wide range of morphological and chemical properties of zircon allowed us to obtain new information on the formation and alteration of zircon from biotite and zinnwaldite granitoids and to determine its features, which contribute to the correct definition of Li-F granites formed directly before the tin mineralization. The reviled trends of zircon morphology and composition evolution in the Verkhneurmiysky granites series are: the high-temperature morphotypes are followed by low-temperature ones with more complicated internal structure with secondary alteration zones, mineral inclusions, pores, and cracks; the increasing concentration of volatile (H2O, F), large ion lithophile (Cs, Sr), high field strength (Hf, Nb) and rare-earth elements with decreasing crystallization temperatures and the determining role of the fluid phase (predominantly, F) in the trace element accumulation. The composition of zircon cores in biotite and zinnwaldite granites is very similar. However, the zircon rims from zinnwaldite granites are much more enriched in trace elements compared to those from biotite granites. The first study of zircon from the Verkhneurmiysky granitoids provides new data on the formation and alteration conditions of granitoids, including zinnwaldite ones
A biogeochemical study of more than 20,000 soil and plant samples from the North Caucasus, Dzunga... more A biogeochemical study of more than 20,000 soil and plant samples from the North Caucasus, Dzungarian Alatau, Kazakh Uplands, and Karatau Mountains revealed features of the chemical element uptake by the local flora. Adaptation of ore prospecting techniques alongside environmental approaches allowed the detection of geochemical changes in ecosystems, and the lessons learned can be embraced for soil phytoremediation. The data on the influence of phytogeochemical stress on the accumulation of more than 20 chemical elements by plants are considered in geochemical provinces, secondary fields of deposits, halos surrounding ore and nonmetallic deposits, zones of regional faults and schist formation, and over lithological contact lines of chemically contrasting rocks overlain by 5–20 m thick soils and unconsolidated cover. We have corroborated the postulate that the element accumulation patterns of native plants under the natural geochemical stress depend not only on the element content in soils and the characteristics of a particular species but also on the values of ionic radii and valences; with an increase in the energy coefficients of a chemical element, its plant accumulation decreases sharply. The contribution of internal factors to element uptake from solutions gives the way to soil phytoremediation over vast contaminated areas. The use of hyperaccumulating species for mining site soil treatment depends on several external factors that can strengthen or weaken the stressful situation, viz., the amount of bedrock exposure and thickness of unconsolidated rocks over ores, the chemical composition of ores and primary halos in ore-containing strata, the landscape and geochemical features of sites, and chemical element migration patterns in the supergene zone.
Approaches to reutilization of diamond clay tailings in northern environments are considered in t... more Approaches to reutilization of diamond clay tailings in northern environments are considered in the example of the Subarctic region of Russia. The monitoring studies are conducted at storage facilities of Severalmaz PJSC where ca. 14 million cubic meters of waste rock are produced annually after kimberlite mining and processing. The tailings of diamond ore dressing waste are situated in complex geological conditions of high-groundwater influx and harsh cold climate with low levels of solar radiation and the average annual temperature below freezing point. Furthermore, the adjoining protected forests with a significant diversity of biogeocenoses and salmon-spawning rivers are affected by the storage area. Reducing the impact of the tailings can be achieved through the reuse of the stored clay magnesia rocks obtained from saponite-containing suspension. The experiments reveal the most promising ways of their application as potential secondary mineral raw materials: cement clinker and ceramics manufacture, integration of alkaline clay into the reclamation of acidic peat bogs, and production of aqueous clay-based drilling fluid. Field and laboratory tests expose the advantages and prospects of each suggested treatment technique.
Почвы и растения Санкт-Петербурга испытывают техногенную нагрузку, связанную с деятельностью чело... more Почвы и растения Санкт-Петербурга испытывают техногенную нагрузку, связанную с деятельностью человека в промышленных, селитебных и рекреационных зонах города. Для оценки трансформации урбано-земов различных функциональных зон в течение летних полевых сезонов 2016-2018 гг. были изучены инду-стриальные, жилые и парковые территории суммарной площадью свыше 7000 га, находящиеся в южной ландшафтной зоне города. В период полевых работ было отобрано 796 пар проб почвы и растений. Проведенный комплекс полевых и лабораторных исследований позволил охарактеризовать ключевые биогеохимические особенности ландшафтов, различающихся по функциональному использованию. По ре-зультатам химико-аналитических работ, выполненных в аккредитованной лаборатории, были получены све-дения о концентрациях загрязняющих металлов в почвенно-растительном покрове. Интерпретация данных и расчет коэффициентов накопления элементов выявили районы с наиболее не-благоприятной экологической обстановкой. Установлено, что загрязнение окружающей среды в южных рай-онах города привело к значительной степени физической, химической и биологической деградации почвенно-растительного покрова. В настоящее время около 10 % почв данной территории полностью утратили спо-собность к биологическому самоочищению, что привело к нарушению их экологических функций и острой необходимости проведения рекультивационных работ.
Soils and plants of Saint Petersburg are under the constant technogenic stress caused by human ac... more Soils and plants of Saint Petersburg are under the constant technogenic stress caused by human activity in in-dustrial, residential, and recreational landscapes of the city. To assess the transformed landscapes of various functional zones, we studied utility, housing, and park districts with a total area of over 7,000 hectares in the southern part of the city during the summer seasons of 2016-2018. Throughout the fieldwork period, 796 individual pairs of soil and plant samples were collected. A complex of consequent laboratory studies performed in an accredited laboratory allowed the characterization of key biogeochemical patterns of urban regolith specimens and herbage samples of various grasses. Chemical analyses provided information on the concentrations of polluting metals in soils and plants of different land use zones. Data interpretation and calculation of element accumulation factors revealed areas with the most unfavorable environmental conditions. We believe that a high pollution level in southern city districts has led to a significant degree of physical, chemical, and biological degradation of the soil and vegetation cover. As of today, approximately 10 % of the Technosols in the study area have completely lost the ability to biological self-revitalization, which results in ecosystem malfunction and the urgent need for land remediation.
Underground coal mining in Southern European Russia leads to soil cover destruction in areas dire... more Underground coal mining in Southern European Russia leads to soil cover destruction in areas directly occupied by spoil tips and rock dumps located nearby. Coal producing areas in the Rostov Region were selected for a detailed consideration. Soil samples were taken from the uppermost horizons: a layer of 0–10 cm of spoil tips and surrounding areas, as well as from 1.5 m depth vertical soil profiles. The soil samples were analysed for mineral composition, particle-size distribution and gross contents of Cu, Zn, Pb, Ag, Sn, Mo, Ba, Co, Ni, Mn, Ti, V, Cr, Ga, P, Li, Sr, Y, Yb, Nb, Sc and Zr, using emission spectral analysis. The plant species of mining influenced areas were described. The process of Technosol formation at the waste sites was considered separately. Soils have not yet formed as a result of a self-restoration on the spoil tips aged more than 50 years and burnt-out decades ago. A vegetation cover, which emerged during this time range, practically does not support the progress of any considerable soil-forming process. The ponds formed by the flooding of burning spoil tips, do not give the possibility for the formation of soils and hardly contribute to plant growth. The surface layers of spoil tips at all stages of their development are different from the surrounding steppe soils in geochemical characteristics and mineralogical composition. The atmospheric and water inflow of material from spoil tips changes (in the cases studied – worsens) a state of steppe soils within a radius of 1 km, and leads to the increase of heavy metal content in these soils.
The present paper deals with the issue of technogenic metallisation of mining site soils and the ... more The present paper deals with the issue of technogenic metallisation of mining site soils and the biosphere as a whole. The natural biosphere metallisation has probably started long ago. It is connected with the destruction of small areas with anomalously high content of metals in rocks and further migration of the released metals in the neighbouring biosphere areas. As a result, their content increases in a much larger area, although only slightly. This concentration increase can capture the pedosphere, hydrosphere, atmosphere, and living matter. As a result of deposit mining conducted by people, the enrichment of several biosphere parts with metals occurs much more intense and takes far greater areas than the natural metallisation. The metallisation began to have a negative impact on many living organisms, including humans. Therefore, the study and the role of this process from a purely geochemical moved into environmental. The investigation of topsoil pollution was conducted in mining areas of Russia, Kazakhstan, and Ukraine. The emission spectral analyses of thousands of samples showed that the dominant contemporary way of remediation at mining and beneficiation areas does not prevent a metal spread through the decades. The proposed insulation method allows preventing environmental pollution by using polyethylene and polypropylene wastes.
For the first time the abundances (the average concentrations) of chemical elements are given for... more For the first time the abundances (the average concentrations) of chemical elements are given for the soils of urban landscapes. The figures were established by authors on the base of average concentrations of chemical elements in the soils of more than 300 cities and settlements in Europe, Asia, Africa, Australia, and America. The major part of data (sampling, analyses and their statistical treatment) was obtained directly by authors as a result of special studies conducted for more than 15 years. The concentrations of elements were defined by the spectral, gravimetric, neutron activation and the X-ray fluorescence methods of analyses. The control of sampling and also inner and outer laboratory controls of analyses were carried out. The ordinary and the control analyses were carried out in the certified and accredited laboratories, including arbitration laboratory. The sufficiently numerous published materials of different researchers were also used.
В книге приводятся общие сведения о геохимических системах, впервые обособленных А.Е. Ферсманом. ... more В книге приводятся общие сведения о геохимических системах, впервые обособленных А.Е. Ферсманом. Особое внимание уделено биокосным системам, выделение и изучение которых связано с работами В.В. Докучаева, В.И. Вернадского, А.И. Перельмана и их учеников. Рассматриваются основные требования к изучению и характеристике геохимических систем. Приводятся основополагающие данные о геохимических ландшафтах и о поведении химических элементов в биосфере. При этом существенное внимание уделено ландшафтам населенных пунктов, их классификации, формированию в них геохимических аномалий. Рассматриваются четыре важнейших показателя состояния геохимических систем. Разбираются правила, закономерности и законы поведения химических элементов в этих системах.
Дается довольно подробная информация о кларках, местных фоновых содержаниях и разбросе химических элементов в абиогенных, биогенных и биокосных системах. Показывается, что наибольшие геохимические изменения, связанные с техногенезом, происходят в биокосных системах в пределах селитебных и сельскохозяйственных ландшафтов.
Значительная часть книги посвящена кларкам почв селитебных ландшафтов. Детально разбираются методика определения кларков, общие закономерности их поведения в почвах населенных пунктов. Проводится сравнение их величин с кларками почв Земли и земной коры. Рассматриваются геохимические особенности почв различных групп селитебных ландшафтов, выделяемых в зависимости от числа проживающих жителей.
Впервые приводятся установленные для конца XX – начала XXI вв. кларки 50 химических элементов почв селитебных ландшафтов.
В монографии излагаются основные термины и понятия экологической геохимии; приводятся главные пок... more В монографии излагаются основные термины и понятия экологической геохимии; приводятся главные показатели, используемые для оценки геохимических систем и изменений в них. Рассматриваются экологические закономерности, правила и законы распределения химических элементов в биокосных и биологических системах, анализируются геохимические особенности различных агроландшафтов Кубани. Монография предназначена для студентов-бакалавров, магистрантов и аспирантов экологического профиля, а также для практических экологов, работающих над проблемами повышения устойчивости и продуктивности агроландшафтов.
For the first time, the quantitative geochemical data are given for urban soils of several groups... more For the first time, the quantitative geochemical data are given for urban soils of several groups of cities which differ in population. The content of chemical elements is considered as well as the specific ecological significance of soil contamination by these elements. The figures were established by authors on the base of average concentrations of chemical elements in the soils of more than 300 cities and settlements. The major part of data (sampling, analyses, and their statistical treatment) was obtained directly by authors as a result of special studies conducted for more than 15 years. The sufficiently numerous published materials of different researchers were also used. The greatest elements accumulation comparing with the Earth’s soils (tens of thousands of tons per 1 km2) is associated with an increase in the content of Ca and Mg. Considering the environmental significance of chemical elements accumulation in soils, we note the primary role of Pb and Zn in all groups of cities. Out from the rest pollutants it is necessary, first of all, to note As, Cu, and Cl, which are the main contaminants in four of six cities groups. In two groups of settlements, Cd and Co are important soil pollutants. In three groups, a considerable increase in the Ca content significantly modifies ecological–geochemical state of soils.
Purpose. The aim of our work was to assess changes in the trace element composition of poplar lea... more Purpose. The aim of our work was to assess changes in the trace element composition of poplar leaves in large cities and mining centers of Mongolia. The objectives of the study included: (1) to reveal the biogeochemical background features and changes in the trace element composition of poplar leaves in urban and mining landscapes; (2) to determine the degree of technogenic disturbance in the chemical composition of urban vegetation; and (3) to assess the functioning and ecological status of poplars under technogenic impact. Materials and methods. Poplar hybrids, which compose about 75 % of the urban woody plantations, were sampled in Ulaanbaatar (77 samples) in the mid-summer of 2008, Erdenet (30 samples) in 2011, Darkhan (19 samples) in 2011, and Sharyngol (21 samples) in 2013. Bulk concentrations of 54 heavy metals in the samples of the dry plant material were measured by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) on Elan-6100 and Optima-4300 analyzers. Results and discussion. The local biogeochemical background of the Mongolian cities under consideration differs from the mean global values in the higher concentrations of Cd, Sr, As, and Zn. The concentrations of Be, V, Pb, Cr, and Ni in plants of the background areas are lower than their global values. The maximum coefficients of the biogeochemical transformation, Z v , were revealed in Ulaanbaatar. In the other cities, the values of Z v in the industrial zones were higher than those in the residential zones by 1.5–2 times. The trace element ratios characterizing the balance in the provision of metabolic processes confirm the conclusion about the satisfactory state of the urban trees.
Изучено геохимическое состояние почв более 300 населенных пунктов. Проведены контроль опробования... more Изучено геохимическое состояние почв более 300 населенных пунктов. Проведены контроль опробования, а также внутренний и внешний контроль анализов. Рядовые и контрольные анализы выполнены в аттестованных и аккредитованных лабораториях, в том числе в арбитражной. На основании обобщенных данных рассмотрено влияние размера города на процессы загрязнения почв. Приведена количественная информация о накоплении металлов почвами в различных категориях населенных пунктов. В городах, объединенных в группы по числу жителей, определена не только концентрация отдельных элементов в почвах, но и конкретная экологическая значимость загрязнения. Установлено, что наибольшее по массе содержание металлов в сравнении с кларком почв Земли характерно для почвенного покрова городов с населением 300–700 тыс. чел., менее 100 тыс. чел., а также рекреационно-туристических центров. Рассмотрена экологическая опасность накопления химических элементов в почвах и первостепенная роль Pb и Zn как загрязняющих элементов во всех группах городов. Отмечено накопление в почвенном покрове в значительных концентрациях Cd, Co и Ca, существенно изменяющих эколого-геохимическую обстановку в городских ландшафтах. Определено, что такие элементы, как As, Cu и Cl, являются ключевыми эколого-геохимическими загрязнителями в четырех группах населенных пунктов. Выделены группы населенных пунктов, различающиеся по величинам абсолютного разброса концентраций элементов. Ключевые слова: экология почв, экологическая геохимия, геохимия окружающей среды, тяжелые металлы, микроэлементы, абсолютный разброс химических элементов.
Цемесская бухта с прилегающей частью открытого моря известна как важный рыбопромысловый район. Еж... more Цемесская бухта с прилегающей частью открытого моря известна как важный рыбопромысловый район. Ежегодное число туристов, посещающих г. Новороссийск составляет не менее 1 млн. чел., что позволяет считать город не только промышленным, но и курортным центром Черноморского побережья России и подчеркивает особую важность мониторинга экологической обстановки в аквальных ландшафтах. Разработка месторождения мергеля и производство портландцемента в г. Новороссийске представляют экологическую угрозу для бухты. Биогеохимическое исследование 150 проб водорослей выявило участки акватории с неблагоприятной экологической обстановкой. Максимальные содержания большей части элементов отмечены в пробах цистозиры (Cystoseira barbata), характеризующих центральную часть бухты – побережье г. Новороссийска. Аквальные ландшафты на этих участках испытывают наибольшее воздействие осажденных из воздуха поллютантов, поступающих с водным стоком. Наименьшие концентрации металлов характерны для проб, отобранных в зонах влияния биогенных ландшафтов лесов, однако и на этих участках прослеживается воздействие выбросов цементного завода и иных промышленных предприятий. Биогеохимический мониторинг 1999–2009 гг. выявил общую тенденцию к уменьшению средних содержаний большинства рассмотренных элементов в период до 2004 г. и возрастание содержаний к 2009 г. При наличии общей тенденции, аккумуляция в водорослях различных металлов имеет свои особенности. При этом наиболее низкие средние содержания элементов в пределах акватории города постоянно остаются на уровне, превышающем содержания, характерные для водорослей в зонах влияния биогенных лесных ландшафтов.
Ключевые слова: Чёрное море; биогеохимия; водоросли; тяжелые металлы. Abstract Tsemes Bay with adjacent open sea water area is known as an important fishing region. The annual number of tourists visiting Novorossiysk city is at least 1 million people. This allows us to consider the city as an industrial and resort centre of Russian Black Sea coast and emphasises the special importance of environmental conditions’ monitoring in aquatic landscapes. Marl mining and production of Portland cement in Novorossiysk constitute the environmental threat to the bay. Biogeochemical research of 150 algae samples identified the water areas with adverse environmental conditions. The maximum content of most part of chemical elements was observed in Cystoseira barbata samples, characterising the coast of Novorossiysk in central part of the bay. Aquatic landscapes in these areas experience the greatest impact of pollutants arriving from the air and coming with the water drain. The lowest concentrations of metals are typical for samples taken in the zones of biogenic forest landscapes’ influence, but even in these areas the impact of cement plant and other industrial enterprises emissions can be traced. Biogeochemical monitoring held in 1999–2009 revealed a general trend toward a decrease of the average elements contents in the period up to 2004, and the increase of contents by 2009. At presence of a general trend, the accumulation of various metals in algae has its own characteristics. At the same time, the lowest average concentrations of elements within the city water area constantly remain at the level exceeding the content in algae growing in the areas of biogenic forest landscapes’ influence.
Keywords: Black sea; biogeochemistry; algae; heavy metals.
The geochemical transformation of landscapes in the Tuul river valley around Zaamar goldfield in ... more The geochemical transformation of landscapes in the Tuul river valley around Zaamar goldfield in Central Mongolia was considered. The migration and accumulation of heavy metals and metalloids in the 25-km section of the river valley were studied. For this purpose, the landscape and land-use zoning was done, the levels of accumulation of chemical elements in allocated zones were defined and the main factors which determine the geochemical changes during the deposit mining were identified. The study is based on data from soil-geochemical survey in 2012. These include the results of the determination of 20 metals and metalloids by mass spectrometry with inductively coupled plasma of 39 samples of surface soil horizon (0-10 cm) and 17 bottom sediment samples. The total content of organic matter and the actual acidity were determined in soil samples. The analysis of data showed that the intensive mechanogenesis including dredging of large volumes of rock with the forming of dumps, tailings and ponds, leads to changes in the chemical composition of soils and technogenic surface formations (TSF). The geochemical transformation of technogenic landscapes caused by the removal of fine fractions with the river runoff, expressed as an increase or decrease in the content of some heavy metals and metalloids with the formation of local low-contrast anomalies. Soils and TSF in the territory of dumps are distinguished by increased (up to 2.8 times) content of Zn-Ni-Sr comparing to the baseline conditions. Aquatic landscapes of settling basins created during the industrial and artisanal placer gold mining are the sedimentary geochemical barriers, where a wide association of heavy metals and metalloids is deposited with the accumulation coefficients from 1.3 to 3 comparing to the average content in sediments of the other aquatic landscapes. Sn, As, Hg, Co, Pb, Ni, Cu, Cr, Zn, V, Sr, Ba are accumulated in suspended sediments of Tuul river in the mining area. The basic parameters of soils, waste dumps and river sediments which control the accumulation of As, Co, Cu, Mo, W, characterized by maximum spatial variability, were established using the method of regression "trees". The most important are the physical and chemical properties of storage medium, the amounts of oxides of Fe, Mn and the pH value, as well as the type of land use. Mo and W are accumulated in the organomineral form, as indicated by their correlation with the total concentrations of soil humus; Co is characterized by the maximum concentrations in the autonomous landscapes. The excess of set in Mongolia for loamy soils MPC are fixed in technogenically disturbed ground and aquatic landscapes with As (100% of the points, the average rate of excess is 3.7, the maximum - 9.3) and V (60%, 1.1 and 1 5, respectively). The widespread excess of standards for As are fixed in the background landscape, which indicates a low value for the MPC of this element. The weak Hg pollution of river suspension and heavy contamination of settling basins bottom sediments with the excess of 4.7 times were revealed. The accumulation of potentially dangerous heavy metals and metalloids may increase during the application of ameliorants and organic fertilizers at the remediated sites, causing an increase of humus content, oxides of Fe and Mn and the pH value and thus helps to perpetuate the pollutants in soils and TSF.
Рассмотрена геохимическая трансформация ландшафтов долины р. Туул в районе золотого прииска Заамар в Центральной Монголии. Проведено ландшафтно-функциональное зонирование территории. Уровни аккумуляции тяжелых металлов и металлоидов в почвах и техногенных поверхностных образованиях сопоставлены с фоновыми. Изучены изменения химического состава донных отложений и взвешенных наносов на 25-километровом участке реки и в запрудах. Основными факторами, определяющими геохимическую неоднородность территории исследования, являются свойства почв и функциональное использование земель (для As, Co, Cu, Mo, W), содержание MnO (As, W) и органического углерода (Mo, W), геохимическая позиция (Со).
Novorossiysk is a city with population over 300 thousand inhabitants. One of the world's largest ... more Novorossiysk is a city with population over 300 thousand inhabitants. One of the world's largest deposits of marl is developed here for the production of Portland cement. The oldest Russian cement plant operating here since 1882 is a major source of environmental pollution. The accumulation of pollutants in the soil cover, subjected to maximum technogenic impact, was studied. Processes of elements migration and accumulation were analysed on the basis of catenary sequences with the account of urban vegetation features. Soil samples were taken from the uppermost soil horizons: layer of 0–30 cm. The soil samples were analysed for gross concentrations of 22 elements, using emission spectral analysis in certified and accredited laboratory. Impact of cement production emissions, in conditions joint effect of relief and buildings height, led to certain dispersion in elements mean concentrations in soils. The elements average contents increase in soils of slopes lower parts; this indicates that pollutants appear directly from the cement plant, as well as they migrate from the soil of slopes located above. The fact that depending on factors of relief and technogenesis type, the same elements may behave quite differently, indicates their migration in various forms and shows the presence of several different geochemical barriers.
Новороссийск – город с населением более 300 тыс. жителей, где разрабатывается одно из крупнейших в мире месторождений мергеля для производства портландцемента. Старейший цементный завод России действует здесь с 1882 г. и является основным источником загрязнения окружающей среды. Проведено исследование накопления поллютантов в почвенном покрове, испытывающем наибольшую техногенную нагрузку. Процессы миграции и осаждения загрязняющих элементов в почвах проанализированы с учётом геоморфологических особенностей и преобладающих типов растительности. Образцы почвы отобраны из верхних горизонтов: слой 0–30 см. В образцах были определены валовые концентрации 22 химических элементов с помощью эмиссионного спектрального анализа в сертифицированной и аккредитованной лаборатории. Воздействие выбросов цементного производства в условиях совместного влияния различных форм рельефа и этажности застройки привело к неравномерному загрязнению почв. Средние содержания элементов повышены в почвах нижних частей склонов, что указывает на поступление загрязняющих веществ не только непосредственно из выбросов цементного завода, но и за счёт миграции со склонов, расположенных выше. Отмечено интенсивное загрязнение в почвах одноэтажных районов. В зависимости от рельефа и типа техногенеза, одни и те же элементы могут вести себя совершенно по-разному, что указывает на их миграцию в различных формах и отмечает наличие нескольких различных геохимических барьеров.
The largest bay on the Black Sea coast of the Caucasus is Tsemes bay. Novorossiysk city with a po... more The largest bay on the Black Sea coast of the Caucasus is Tsemes bay. Novorossiysk city with a population of more than 300 thousand inhabitants is located on the shores of the bay. The most important commercial port of southern Russia is located here. The largest centre of the cement industry operates here on the basis of the developed marl deposit. Cement production is a major source of pollution in the city and the surrounding area. Biogeochemical study of 150 samples of algae revealed the water areas with adverse environmental conditions. Intense accumulation of heavy metals by algae occurs within these areas. Ten years of biogeochemical monitoring showed the general trend of increasing contents of pollutants in algae. Geobotanical study allowed to reveal the most contaminated sites within the waters of Tsemes bay, where the disappearance of most of the species of algae was noted.
Цемесская (Новороссийская) бухта является крупнейшей на Черноморском побережье Кавказа. Расположенный на берегах бухты Новороссийск – город с населением более 300 тыс. жителей. Здесь находится важнейший торговый порт юга России и разрабатывается месторождение мергеля, на основе которого действует крупнейший центр цементной промышленности. Производство цемента является важнейшим источником загрязнения территории города и прилегающей акватории. Биогеохимическое исследование 150 проб водорослей выявило участки акватории с неблагоприятной экологической обстановкой. В их пределах происходит интенсивная аккумуляция тяжелых металлов водорослями. Наиболее загрязненными по результатам геоботанических исследований может быть признана внутренняяя часть бухты. Аквальные ландшафты на этом участке испытывают наибольшее воздействие осажденных из воздуха поллютантов, поступающих с водным стоком. Участки в пределах акватории Цемесской бухты, которые можно характеризовать, как «условно чистые» – западная и восточная оконечность бухты, находящиеся в зонах влияния биогенных ландшафтов суши, однако и на этих участках прослеживается воздействие выбросов цементного завода и иных промышленных предприятий. Наиболее высокие содержания большинства рассмотренных элементов отмечены в пробах, характеризующих центральную часть бухты и акваторию пос. Алексино, наименьшие характерны для проб, отобранных в зонах влияния биогенных ландшафтов лесов. Эти данные биогеохимического мониторинга подтверждают геоботаническую характеристику морских экосистем и выделение наиболее подверженных техногенному воздействию участков. Десятилетний биогеохимический мониторинг (1999–2009 гг.) выявил общую тенденцию к уменьшению средних содержаний большинства рассмотренных элементов в период до 2004 года и возрастание содержаний в 2009 г. При наличии общей тенденции, изменения средних содержаний каждого элемента имеет свои особенности. При этом наиболее низкие средние содержания элементов в пределах акватории города постоянно остаются на уровне, превышающем содержания, характерные для водорослей в зонах влияния биогенных лесных ландшафтов.
Uploads
Papers
Проведенный комплекс полевых и лабораторных исследований позволил охарактеризовать ключевые биогеохимические особенности ландшафтов, различающихся по функциональному использованию. По ре-зультатам химико-аналитических работ, выполненных в аккредитованной лаборатории, были получены све-дения о концентрациях загрязняющих металлов в почвенно-растительном покрове.
Интерпретация данных и расчет коэффициентов накопления элементов выявили районы с наиболее не-благоприятной экологической обстановкой. Установлено, что загрязнение окружающей среды в южных рай-онах города привело к значительной степени физической, химической и биологической деградации почвенно-растительного покрова. В настоящее время около 10 % почв данной территории полностью утратили спо-собность к биологическому самоочищению, что привело к нарушению их экологических функций и острой необходимости проведения рекультивационных работ.
A complex of consequent laboratory studies performed in an accredited laboratory allowed the characterization of key biogeochemical patterns of urban regolith specimens and herbage samples of various grasses. Chemical analyses provided information on the concentrations of polluting metals in soils and plants of different land use zones.
Data interpretation and calculation of element accumulation factors revealed areas with the most unfavorable environmental conditions. We believe that a high pollution level in southern city districts has led to a significant degree of physical, chemical, and biological degradation of the soil and vegetation cover. As of today, approximately 10 % of the Technosols in the study area have completely lost the ability to biological self-revitalization, which results in ecosystem malfunction and the urgent need for land remediation.
Дается довольно подробная информация о кларках, местных фоновых содержаниях и разбросе химических элементов в абиогенных, биогенных и биокосных системах. Показывается, что наибольшие геохимические изменения, связанные с техногенезом, происходят в биокосных системах в пределах селитебных и сельскохозяйственных ландшафтов.
Значительная часть книги посвящена кларкам почв селитебных ландшафтов. Детально разбираются методика определения кларков, общие закономерности их поведения в почвах населенных пунктов. Проводится сравнение их величин с кларками почв Земли и земной коры. Рассматриваются геохимические особенности почв различных групп селитебных ландшафтов, выделяемых в зависимости от числа проживающих жителей.
Впервые приводятся установленные для конца XX – начала XXI вв. кларки 50 химических элементов почв селитебных ландшафтов.
Ключевые слова: Чёрное море; биогеохимия; водоросли; тяжелые металлы.
Abstract
Tsemes Bay with adjacent open sea water area is known as an important fishing region. The annual number of tourists visiting Novorossiysk city is at least 1 million people. This allows us to consider the city as an industrial and resort centre of Russian Black Sea coast and emphasises the special importance of environmental conditions’ monitoring in aquatic landscapes. Marl mining and production of Portland cement in Novorossiysk constitute the environmental threat to the bay. Biogeochemical research of 150 algae samples identified the water areas with adverse environmental conditions. The maximum content of most part of chemical elements was observed in Cystoseira barbata samples, characterising the coast of Novorossiysk in central part of the bay. Aquatic landscapes in these areas experience the greatest impact of pollutants arriving from the air and coming with the water drain. The lowest concentrations of metals are typical for samples taken in the zones of biogenic forest landscapes’ influence, but even in these areas the impact of cement plant and other industrial enterprises emissions can be traced. Biogeochemical monitoring held in 1999–2009 revealed a general trend toward a decrease of the average elements contents in the period up to 2004, and the increase of contents by 2009. At presence of a general trend, the accumulation of various metals in algae has its own characteristics. At the same time, the lowest average concentrations of elements within the city water area constantly remain at the level exceeding the content in algae growing in the areas of biogenic forest landscapes’ influence.
Keywords: Black sea; biogeochemistry; algae; heavy metals.
The study is based on data from soil-geochemical survey in 2012. These include the results of the determination of 20 metals and metalloids by mass spectrometry with inductively coupled plasma of 39 samples of surface soil horizon (0-10 cm) and 17 bottom sediment samples. The total content of organic matter and the actual acidity were determined in soil samples.
The analysis of data showed that the intensive mechanogenesis including dredging of large volumes of rock with the forming of dumps, tailings and ponds, leads to changes in the chemical composition of soils and technogenic surface formations (TSF). The geochemical transformation of technogenic landscapes caused by the removal of fine fractions with the river runoff, expressed as an increase or decrease in the content of some heavy metals and metalloids with the formation of local low-contrast anomalies. Soils and TSF in the territory of dumps are distinguished by increased (up to 2.8 times) content of Zn-Ni-Sr comparing to the baseline conditions.
Aquatic landscapes of settling basins created during the industrial and artisanal placer gold mining are the sedimentary geochemical barriers, where a wide association of heavy metals and metalloids is deposited with the accumulation coefficients from 1.3 to 3 comparing to the average content in sediments of the other aquatic landscapes. Sn, As, Hg, Co, Pb, Ni, Cu, Cr, Zn, V, Sr, Ba are accumulated in suspended sediments of Tuul river in the mining area.
The basic parameters of soils, waste dumps and river sediments which control the accumulation of As, Co, Cu, Mo, W, characterized by maximum spatial variability, were established using the method of regression "trees". The most important are the physical and chemical properties of storage medium, the amounts of oxides of Fe, Mn and the pH value, as well as the type of land use. Mo and W are accumulated in the organomineral form, as indicated by their correlation with the total concentrations of soil humus; Co is characterized by the maximum concentrations in the autonomous landscapes.
The excess of set in Mongolia for loamy soils MPC are fixed in technogenically disturbed ground and aquatic landscapes with As (100% of the points, the average rate of excess is 3.7, the maximum - 9.3) and V (60%, 1.1 and 1 5, respectively). The widespread excess of standards for As are fixed in the background landscape, which indicates a low value for the MPC of this element. The weak Hg pollution of river suspension and heavy contamination of settling basins bottom sediments with the excess of 4.7 times were revealed. The accumulation of potentially dangerous heavy metals and metalloids may increase during the application of ameliorants and organic fertilizers at the remediated sites, causing an increase of humus content, oxides of Fe and Mn and the pH value and thus helps to perpetuate the pollutants in soils and TSF.
Рассмотрена геохимическая трансформация ландшафтов долины р. Туул в районе золотого прииска Заамар в Центральной Монголии. Проведено ландшафтно-функциональное зонирование территории. Уровни аккумуляции тяжелых металлов и металлоидов в почвах и техногенных поверхностных образованиях сопоставлены с фоновыми. Изучены изменения химического состава донных отложений и взвешенных наносов на 25-километровом участке реки и в запрудах. Основными факторами, определяющими геохимическую неоднородность территории исследования, являются свойства почв и функциональное использование земель (для As, Co, Cu, Mo, W), содержание MnO (As, W) и органического углерода (Mo, W), геохимическая позиция (Со).
Impact of cement production emissions, in conditions joint effect of relief and buildings height, led to certain dispersion in elements mean concentrations in soils. The elements average contents increase in soils of slopes lower parts; this indicates that pollutants appear directly from the cement plant, as well as they migrate from the soil of slopes located above. The fact that depending on factors of relief and technogenesis type, the same elements may behave quite differently, indicates their migration in various forms and shows the presence of several different geochemical barriers.
Новороссийск – город с населением более 300 тыс. жителей, где разрабатывается одно из крупнейших в мире месторождений мергеля для производства портландцемента. Старейший цементный завод России действует здесь с 1882 г. и является основным источником загрязнения окружающей среды. Проведено исследование накопления поллютантов в почвенном покрове, испытывающем наибольшую техногенную нагрузку. Процессы миграции и осаждения загрязняющих элементов в почвах проанализированы с учётом геоморфологических особенностей и преобладающих типов растительности. Образцы почвы отобраны из верхних горизонтов: слой 0–30 см. В образцах были определены валовые концентрации 22 химических элементов с помощью эмиссионного спектрального анализа в сертифицированной и аккредитованной лаборатории.
Воздействие выбросов цементного производства в условиях совместного влияния различных форм рельефа и этажности застройки привело к неравномерному загрязнению почв. Средние содержания элементов повышены в почвах нижних частей склонов, что указывает на поступление загрязняющих веществ не только непосредственно из выбросов цементного завода, но и за счёт миграции со склонов, расположенных выше. Отмечено интенсивное загрязнение в почвах одноэтажных районов. В зависимости от рельефа и типа техногенеза, одни и те же элементы могут вести себя совершенно по-разному, что указывает на их миграцию в различных формах и отмечает наличие нескольких различных геохимических барьеров.
Цемесская (Новороссийская) бухта является крупнейшей на Черноморском побережье Кавказа. Расположенный на берегах бухты Новороссийск – город с населением более 300 тыс. жителей. Здесь находится важнейший торговый порт юга России и разрабатывается месторождение мергеля, на основе которого действует крупнейший центр цементной промышленности. Производство цемента является важнейшим источником загрязнения территории города и прилегающей акватории. Биогеохимическое исследование 150 проб водорослей выявило участки акватории с неблагоприятной экологической обстановкой. В их пределах происходит интенсивная аккумуляция тяжелых металлов водорослями. Наиболее загрязненными по результатам геоботанических исследований может быть признана внутренняяя часть бухты. Аквальные ландшафты на этом участке испытывают наибольшее воздействие осажденных из воздуха поллютантов, поступающих с водным стоком. Участки в пределах акватории Цемесской бухты, которые можно характеризовать, как «условно чистые» – западная и восточная оконечность бухты, находящиеся в зонах влияния биогенных ландшафтов суши, однако и на этих участках прослеживается воздействие выбросов цементного завода и иных промышленных предприятий. Наиболее высокие содержания большинства рассмотренных элементов отмечены в пробах, характеризующих центральную часть бухты и акваторию пос. Алексино, наименьшие характерны для проб, отобранных в зонах влияния биогенных ландшафтов лесов. Эти данные биогеохимического мониторинга подтверждают геоботаническую характеристику морских экосистем и выделение наиболее подверженных техногенному воздействию участков. Десятилетний биогеохимический мониторинг (1999–2009 гг.) выявил общую тенденцию к уменьшению средних содержаний большинства рассмотренных элементов в период до 2004 года и возрастание содержаний в 2009 г. При наличии общей тенденции, изменения средних содержаний каждого элемента имеет свои особенности. При этом наиболее низкие средние содержания элементов в пределах акватории города постоянно остаются на уровне, превышающем содержания, характерные для водорослей в зонах влияния биогенных лесных ландшафтов.
Проведенный комплекс полевых и лабораторных исследований позволил охарактеризовать ключевые биогеохимические особенности ландшафтов, различающихся по функциональному использованию. По ре-зультатам химико-аналитических работ, выполненных в аккредитованной лаборатории, были получены све-дения о концентрациях загрязняющих металлов в почвенно-растительном покрове.
Интерпретация данных и расчет коэффициентов накопления элементов выявили районы с наиболее не-благоприятной экологической обстановкой. Установлено, что загрязнение окружающей среды в южных рай-онах города привело к значительной степени физической, химической и биологической деградации почвенно-растительного покрова. В настоящее время около 10 % почв данной территории полностью утратили спо-собность к биологическому самоочищению, что привело к нарушению их экологических функций и острой необходимости проведения рекультивационных работ.
A complex of consequent laboratory studies performed in an accredited laboratory allowed the characterization of key biogeochemical patterns of urban regolith specimens and herbage samples of various grasses. Chemical analyses provided information on the concentrations of polluting metals in soils and plants of different land use zones.
Data interpretation and calculation of element accumulation factors revealed areas with the most unfavorable environmental conditions. We believe that a high pollution level in southern city districts has led to a significant degree of physical, chemical, and biological degradation of the soil and vegetation cover. As of today, approximately 10 % of the Technosols in the study area have completely lost the ability to biological self-revitalization, which results in ecosystem malfunction and the urgent need for land remediation.
Дается довольно подробная информация о кларках, местных фоновых содержаниях и разбросе химических элементов в абиогенных, биогенных и биокосных системах. Показывается, что наибольшие геохимические изменения, связанные с техногенезом, происходят в биокосных системах в пределах селитебных и сельскохозяйственных ландшафтов.
Значительная часть книги посвящена кларкам почв селитебных ландшафтов. Детально разбираются методика определения кларков, общие закономерности их поведения в почвах населенных пунктов. Проводится сравнение их величин с кларками почв Земли и земной коры. Рассматриваются геохимические особенности почв различных групп селитебных ландшафтов, выделяемых в зависимости от числа проживающих жителей.
Впервые приводятся установленные для конца XX – начала XXI вв. кларки 50 химических элементов почв селитебных ландшафтов.
Ключевые слова: Чёрное море; биогеохимия; водоросли; тяжелые металлы.
Abstract
Tsemes Bay with adjacent open sea water area is known as an important fishing region. The annual number of tourists visiting Novorossiysk city is at least 1 million people. This allows us to consider the city as an industrial and resort centre of Russian Black Sea coast and emphasises the special importance of environmental conditions’ monitoring in aquatic landscapes. Marl mining and production of Portland cement in Novorossiysk constitute the environmental threat to the bay. Biogeochemical research of 150 algae samples identified the water areas with adverse environmental conditions. The maximum content of most part of chemical elements was observed in Cystoseira barbata samples, characterising the coast of Novorossiysk in central part of the bay. Aquatic landscapes in these areas experience the greatest impact of pollutants arriving from the air and coming with the water drain. The lowest concentrations of metals are typical for samples taken in the zones of biogenic forest landscapes’ influence, but even in these areas the impact of cement plant and other industrial enterprises emissions can be traced. Biogeochemical monitoring held in 1999–2009 revealed a general trend toward a decrease of the average elements contents in the period up to 2004, and the increase of contents by 2009. At presence of a general trend, the accumulation of various metals in algae has its own characteristics. At the same time, the lowest average concentrations of elements within the city water area constantly remain at the level exceeding the content in algae growing in the areas of biogenic forest landscapes’ influence.
Keywords: Black sea; biogeochemistry; algae; heavy metals.
The study is based on data from soil-geochemical survey in 2012. These include the results of the determination of 20 metals and metalloids by mass spectrometry with inductively coupled plasma of 39 samples of surface soil horizon (0-10 cm) and 17 bottom sediment samples. The total content of organic matter and the actual acidity were determined in soil samples.
The analysis of data showed that the intensive mechanogenesis including dredging of large volumes of rock with the forming of dumps, tailings and ponds, leads to changes in the chemical composition of soils and technogenic surface formations (TSF). The geochemical transformation of technogenic landscapes caused by the removal of fine fractions with the river runoff, expressed as an increase or decrease in the content of some heavy metals and metalloids with the formation of local low-contrast anomalies. Soils and TSF in the territory of dumps are distinguished by increased (up to 2.8 times) content of Zn-Ni-Sr comparing to the baseline conditions.
Aquatic landscapes of settling basins created during the industrial and artisanal placer gold mining are the sedimentary geochemical barriers, where a wide association of heavy metals and metalloids is deposited with the accumulation coefficients from 1.3 to 3 comparing to the average content in sediments of the other aquatic landscapes. Sn, As, Hg, Co, Pb, Ni, Cu, Cr, Zn, V, Sr, Ba are accumulated in suspended sediments of Tuul river in the mining area.
The basic parameters of soils, waste dumps and river sediments which control the accumulation of As, Co, Cu, Mo, W, characterized by maximum spatial variability, were established using the method of regression "trees". The most important are the physical and chemical properties of storage medium, the amounts of oxides of Fe, Mn and the pH value, as well as the type of land use. Mo and W are accumulated in the organomineral form, as indicated by their correlation with the total concentrations of soil humus; Co is characterized by the maximum concentrations in the autonomous landscapes.
The excess of set in Mongolia for loamy soils MPC are fixed in technogenically disturbed ground and aquatic landscapes with As (100% of the points, the average rate of excess is 3.7, the maximum - 9.3) and V (60%, 1.1 and 1 5, respectively). The widespread excess of standards for As are fixed in the background landscape, which indicates a low value for the MPC of this element. The weak Hg pollution of river suspension and heavy contamination of settling basins bottom sediments with the excess of 4.7 times were revealed. The accumulation of potentially dangerous heavy metals and metalloids may increase during the application of ameliorants and organic fertilizers at the remediated sites, causing an increase of humus content, oxides of Fe and Mn and the pH value and thus helps to perpetuate the pollutants in soils and TSF.
Рассмотрена геохимическая трансформация ландшафтов долины р. Туул в районе золотого прииска Заамар в Центральной Монголии. Проведено ландшафтно-функциональное зонирование территории. Уровни аккумуляции тяжелых металлов и металлоидов в почвах и техногенных поверхностных образованиях сопоставлены с фоновыми. Изучены изменения химического состава донных отложений и взвешенных наносов на 25-километровом участке реки и в запрудах. Основными факторами, определяющими геохимическую неоднородность территории исследования, являются свойства почв и функциональное использование земель (для As, Co, Cu, Mo, W), содержание MnO (As, W) и органического углерода (Mo, W), геохимическая позиция (Со).
Impact of cement production emissions, in conditions joint effect of relief and buildings height, led to certain dispersion in elements mean concentrations in soils. The elements average contents increase in soils of slopes lower parts; this indicates that pollutants appear directly from the cement plant, as well as they migrate from the soil of slopes located above. The fact that depending on factors of relief and technogenesis type, the same elements may behave quite differently, indicates their migration in various forms and shows the presence of several different geochemical barriers.
Новороссийск – город с населением более 300 тыс. жителей, где разрабатывается одно из крупнейших в мире месторождений мергеля для производства портландцемента. Старейший цементный завод России действует здесь с 1882 г. и является основным источником загрязнения окружающей среды. Проведено исследование накопления поллютантов в почвенном покрове, испытывающем наибольшую техногенную нагрузку. Процессы миграции и осаждения загрязняющих элементов в почвах проанализированы с учётом геоморфологических особенностей и преобладающих типов растительности. Образцы почвы отобраны из верхних горизонтов: слой 0–30 см. В образцах были определены валовые концентрации 22 химических элементов с помощью эмиссионного спектрального анализа в сертифицированной и аккредитованной лаборатории.
Воздействие выбросов цементного производства в условиях совместного влияния различных форм рельефа и этажности застройки привело к неравномерному загрязнению почв. Средние содержания элементов повышены в почвах нижних частей склонов, что указывает на поступление загрязняющих веществ не только непосредственно из выбросов цементного завода, но и за счёт миграции со склонов, расположенных выше. Отмечено интенсивное загрязнение в почвах одноэтажных районов. В зависимости от рельефа и типа техногенеза, одни и те же элементы могут вести себя совершенно по-разному, что указывает на их миграцию в различных формах и отмечает наличие нескольких различных геохимических барьеров.
Цемесская (Новороссийская) бухта является крупнейшей на Черноморском побережье Кавказа. Расположенный на берегах бухты Новороссийск – город с населением более 300 тыс. жителей. Здесь находится важнейший торговый порт юга России и разрабатывается месторождение мергеля, на основе которого действует крупнейший центр цементной промышленности. Производство цемента является важнейшим источником загрязнения территории города и прилегающей акватории. Биогеохимическое исследование 150 проб водорослей выявило участки акватории с неблагоприятной экологической обстановкой. В их пределах происходит интенсивная аккумуляция тяжелых металлов водорослями. Наиболее загрязненными по результатам геоботанических исследований может быть признана внутренняяя часть бухты. Аквальные ландшафты на этом участке испытывают наибольшее воздействие осажденных из воздуха поллютантов, поступающих с водным стоком. Участки в пределах акватории Цемесской бухты, которые можно характеризовать, как «условно чистые» – западная и восточная оконечность бухты, находящиеся в зонах влияния биогенных ландшафтов суши, однако и на этих участках прослеживается воздействие выбросов цементного завода и иных промышленных предприятий. Наиболее высокие содержания большинства рассмотренных элементов отмечены в пробах, характеризующих центральную часть бухты и акваторию пос. Алексино, наименьшие характерны для проб, отобранных в зонах влияния биогенных ландшафтов лесов. Эти данные биогеохимического мониторинга подтверждают геоботаническую характеристику морских экосистем и выделение наиболее подверженных техногенному воздействию участков. Десятилетний биогеохимический мониторинг (1999–2009 гг.) выявил общую тенденцию к уменьшению средних содержаний большинства рассмотренных элементов в период до 2004 года и возрастание содержаний в 2009 г. При наличии общей тенденции, изменения средних содержаний каждого элемента имеет свои особенности. При этом наиболее низкие средние содержания элементов в пределах акватории города постоянно остаются на уровне, превышающем содержания, характерные для водорослей в зонах влияния биогенных лесных ландшафтов.