ЭЛЕМЕНТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ БИОГЕОХИМИЧЕСКИХ БАРЬЕРОВ НА ВОДОСБОРАХ НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ РОССИИ

Миграция основных биогенов (N, Р, K) за пределы геосистем происходит главным образом через отчуждение биомассы (урожая). В условиях сезоннопромывного режима, который характерен для Нечерноземной зоны РФ, большинство макроэлементов с пахотных почв выносится за пределы геосистем преимущественно водными потоками (поверхностным и грунтовым), следствием чего является загрязнение водных объектов.

Снижение уровня загрязнения водоемов возможно лишь путем прекращения поступления в них биогенных элементов. Это достигается либо за счет снижения концентрации биогенных элементов в стоковых водах, либо путем уменьшения поступления в водоемы поверхностного стока. И первое, и второе можно осуществить перехватом поверхностного и подземного стока биогеохимическими барьерами, например, лесными насаждениями или осушительной системой, или специальными сооружениями, собирающими, транспортирующими и концентрирующими сток около биологических утилизаторов.

Из сказанного выше можно сделать вывод, что для предотвращения загрязнения окружающей среды необходимо создание искусственных геохимических барьеров. А для введения биогенов в биологический круговорот необходимо наличие биологического концентратора (в первую очередь, растения), таким образом, барьер становится биогеохимическим. Функционирование его интенсифицируется при оптимизация водного, теплового и пищевого режимов почв.

Для разработки принципов проектирования искусственных биогеохимических барьеров целесообразно применить ландшафтный подход и использовать такие классификации ландшафтов, которые наиболее подходят для данного случая. Представляется, что можно использовать классификацию Глазовской – Полынова [4], которые классифицируют ландшафты по типам геохимических сопряжений [6].

По Полынову Б.Б выделяются следующие группы ландшафтов: элювиальный, супераквальный, субаквальный. На рисунке 1 выделены три типа ландшафтов, которые для зоны осушения хорошо корреспондируются с типами водного питания.

Элювиальный ландшафт формируется при атмосферном типе водного питания, трансэлювиальный – при склоновом, а супераквальный (гидроморфный) – при грунтовом.

Фундаментальная зависимость между типами ландшафтов и типами водного питания подтверждается и связями между элементарными ландшафтами (рис.2)

.

Элементарные ландшафты, распределяясь с учетом рельефа (рис.3), позволяют еще более дифференцировать их по условиям миграции водно-химического потока.

В элювиальной группе ландшафтов выделяются четыре типа миграции геохимических элементов: элювиальный (плоские вершины, хорошо дренированные равнины); трансэлювиальные (верхние части склонов); элювиально-аккумулятивные (нижние части склонов и сухие ложбины); аккумулятивно-элювиальные (местные замкнутые понижения с глубоким уровнем грунтовых вод). В супераквальной группе ландшафтов выделяются два типа миграции химических элементов: транссупераквальные (трансгидроморфные); супераквальные (замкнутые понижения со слабым водообменом).

В субаквальной группе ландшафтов также выделяются два типа миграции химических элементов: трансаквальный (реки, проточные озера); аквальный (непроточные озера). Наиболее ярко связь между ландшафтами и типом водного питания проявляется при анализе вертикальных профилей содержания химических элементов в почвах разных элементов ландшафтов. На рис. 4 и 5 показано распределение свинца и меди по профилю.

Анализ данных показывает, что в зависимости от расположения элементарного ландшафта меняется и профиль содержания загрязняющего вещества. Форма профиля типична для определенной группы химических веществ. Так, например, профили свинца, цинка и марганца аналогичны, а профили распределения никеля по глубине корреспондируются с профилями распределения меди [7]. Таким образом, наблюдается устойчивая связь между ландшафтным элементом и процессом поступления загрязняющих веществ. Учитывая связь между ландшафтом и типом водного питания можно полагать, что существует связь между типом водного питания, и типом загрязнения, если под типом загрязнения понимать источник и направленность загрязняющего потока.

По-видимому, целесообразно выделить определенные типы загрязнений для облегчения разработки методов управления загрязняющим потоком.