esoilБюллетень Почвенного института имени В.В. ДокучаеваDokuchaev Soil Bulletin0136-16942312-4202V.V. Dokuchaev Soil Science Institute10.19047/0136-1694-2018-91-110-131esoil-205Research ArticleСтатьиОценка влияния крупного паводка на содержание микроэлементов в аллювиальных почвах в среднем течении р. АмурThe assessment of the large flood impact on the microelements content in alluvial soils in the Amur river middle streamМартыновА. В.MartynovA. V.lexx_1981@list.ruИнститут геологии и природопользования ДВО РАНRussian Federation201801032018091110131Copyright © Мартынов А.В., 20182018Мартынов А.В.Martynov A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://bulletin.esoil.ru/jour/article/view/205

Определено содержание микроэлементов в аллювиальных почвах прирусловой поймы среднего течения р. Амур и выявлены последствия катастрофического паводка 2013 г. на них. Микроэлементы определяли в пробах, отобранных по генетическим горизонтам, методом масс-спектрометрии. Для характеристики взаимоотношений между микроэлементами, свойствами аллювиальных почв и макроэлементным составом использовалась статистическая обработка данных с применением метода - принцип главных компонент. Выделены ассоциации накопления (Rb, Sr, Ba) и рассеивания (Zr, Ta), имеющие литогенную природу. Содержание остальных микроэлементов ниже, чем в среднем по почвам мира, но закономерно увеличивается вглубь поймы. Установлено, что микроэлементы под влиянием паводковых вод могут не только накапливаться, но и вымываться. На характер их миграции большое влияние оказывают свойства самих почв и пойменный рельеф, в почвах расположенных вблизи русла реки микроэлементы больше подвержены вымыванию. Некоторые микроэлементы (Sr, Cd, Ba, Pb) вымывается из всех типов почв, другие (Y, Sc и Cr) только накапливаются. Влияние паводка сильнее всего сказалось на содержании Mo (+43% в среднем по почвам), Sc (+38%) и Cu (+27%), Cd (-23%), Pb (-12%) и Sr (-12%). До паводка достоверные коэффициенты корреляции с микроэлементами выявлены только у обменного марганца и оксидов алюминия и магния. После длительного затопления в почвах проявились устойчивые связи с гранулометрическим составом, органическим веществом и реакцией среды. Вероятно, эти изменения вызваны понижением редокс-потенциала во время затопления и вымыванием оксида кальция.

The content of microelements is determined within the alluvial soils of the flood plain situated near the river bed in the middle flow of Amur River. The impact of the catastrophic flood of 2013 on their content is also revealed. The microelements were determined by using mass spectrometry in samples collected from genetic horizons. The principal component analysis has been applied to characterize the relationship between microelements, alluvial soil properties and macroelements composition. The associations of accumulation (Rb, Sr, Ba) and association of dispersion (Zr, Ta), having a lithogenic nature, are separated. The content of other microelements is lower than the average one for the world's soils. However, their concentration increases as the distance from the river bed increased. It is revealed that trace elements under the impact of flood waters are not accumulated only. They are also leached. Their migration is influenced significantly by floodplain topography: microelements are more affected to washing out in soils which are located near the river bed. Other factor which affects the microelements migration is the soil properties. Some microelements (Sr, Cd, Ba, Pb) are washed out from all types of soils. While the other ones (Y, Sc and Cr) are accumulated only. Flood affected greatly Mo (+43% average for the soil), Sc (+38%), Cu (+27%), Cd (-23%), Pb (-12%) and Sr (-12%). However, before the flood, significant correlation between microelements were observed only for exchangeable manganese and oxides aluminum and magnesium. Significant correlation between texture, organic matter and soil pH appeared after a long flood in all studied soils. These changes are probably caused by a decrease in the redox potential during flooding and the washing out of calcium oxide.

аллювиальные почвымикроэлементынаводнениеметод масс-спектрометрииметод главных компонентAmur riveralluvial soilstrace elementsfloodprincipal component analysismass spectrometryReferencesГафуров Ф.Г., Фирсова В.П. Почвообразование в долгопоемных ландшафтах высоких широт. Екатеринбург: УроРАН, 1992. 146 с.Гафуров Ф.Г., Фирсова В.П. Почвообразование в долгопоемных ландшафтах высоких широт. Екатеринбург: УроРАН, 1992. 146 с.Добровольский Г.В., Балабко П.Н., Стасюк Н.В., Быкова Е.П. Аллювиальные почвы речных пойм и дельт и их зональные отличия // Аридные экосистемы. 2011. Т. 17. № 3 (48). С. 5-13.Добровольский Г.В., Балабко П.Н., Стасюк Н.В., Быкова Е.П. Аллювиальные почвы речных пойм и дельт и их зональные отличия // Аридные экосистемы. 2011. Т. 17. № 3 (48). С. 5-13.Добровольский В.В. География почв с основами почвоведения. М.: Высшая школа, 1989. 320 с.Добровольский В.В. География почв с основами почвоведения. М.: Высшая школа, 1989. 320 с.Карандашев В.К., Туранов А.Н., Орлова Т.А., Лежнев А.Е., Носенко С.В., Золотарева Н.И., Москвина И.Р. Использование метода масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой в элементном анализе окружающей среды // Заводская лаборатория. 2007. Т. 73. № 1. С. 12-22.Карандашев В.К., Туранов А.Н., Орлова Т.А., Лежнев А.Е., Носенко С.В., Золотарева Н.И., Москвина И.Р. Использование метода масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой в элементном анализе окружающей среды // Заводская лаборатория. 2007. Т. 73. № 1. С. 12-22.Костенков Н.М. Окислительно-восстановительные режимы в почвах периодического переувлажнения. М.: Наука, 1987. 192 с.Костенков Н.М. Окислительно-восстановительные режимы в почвах периодического переувлажнения. М.: Наука, 1987. 192 с.Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.Кузнецов В.А. Самоочищение ландшафтов речных долин от радиоактивного загрязнения // Лiтасфера. 2011. № 1(14). С. 13-21.Кузнецов В.А. Самоочищение ландшафтов речных долин от радиоактивного загрязнения // Лiтасфера. 2011. № 1(14). С. 13-21.Мартынов А.В. Изменение свойств аллювиальных почв после крупного паводка на примере среднего течения р. Амур // Современные проблемы науки и образования. 2016. № 3. С. 405.Мартынов А.В. Изменение свойств аллювиальных почв после крупного паводка на примере среднего течения р. Амур // Современные проблемы науки и образования. 2016. № 3. С. 405.Михайлов В.Н., Добровольский А.Д., Добролюбов С.А. Гидрология. Москва: Высшая школа, 2007. 463 с.Михайлов В.Н., Добровольский А.Д., Добролюбов С.А. Гидрология. Москва: Высшая школа, 2007. 463 с.Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М.: Астрея-2000, 1999. 610 с.Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М.: Астрея-2000, 1999. 610 с.Ремезов Н.П. Почвенные коллоиды и поглотительная способность почв. М.: Сельхозгиз, 1957. 225 с.Ремезов Н.П. Почвенные коллоиды и поглотительная способность почв. М.: Сельхозгиз, 1957. 225 с.Скрябина О.А. Минералогический состав почв и почвообразующих пород. Пермь, 2011 117 с.Скрябина О.А. Минералогический состав почв и почвообразующих пород. Пермь, 2011 117 с.Соколова Г.В. Анализ водного режима Амура за период до катастрофического наводнения в 2013 г. // Метеорология и гидрология. 2015. № 7. С. 66-69.Соколова Г.В. Анализ водного режима Амура за период до катастрофического наводнения в 2013 г. // Метеорология и гидрология. 2015. № 7. С. 66-69.Сорокина О.А., Гусев М.Н., Зарубина Н.В. Особенности распределения химических элементов в русловых отложениях реки Зея // География и природные ресурсы. 2014а. № 4. С. 81-88.Сорокина О.А., Гусев М.Н., Зарубина Н.В. Особенности распределения химических элементов в русловых отложениях реки Зея // География и природные ресурсы. 2014а. № 4. С. 81-88.Сорокина О.А., Гусев М.Н. Содержание редкоземельных элементов в пойменных почвах долины р. Зея (бассейн р. Амур) // Вестник Северо-Восточного научного центра ДВО РАН. 2014б. № 3. С. 36-40.Сорокина О.А., Гусев М.Н. Содержание редкоземельных элементов в пойменных почвах долины р. Зея (бассейн р. Амур) // Вестник Северо-Восточного научного центра ДВО РАН. 2014б. № 3. С. 36-40.Сорокина О.А., Зарубина Н.В. Содержание химических элементов в аллювиальных почвах и донных отложениях реки Уркан (бассейн реки Амур) // Почвоведение. 2013. № 6. С. 681-690. doi: 10.7868/S0032180X13060105Сорокина О.А., Зарубина Н.В. Содержание химических элементов в аллювиальных почвах и донных отложениях реки Уркан (бассейн реки Амур) // Почвоведение. 2013. № 6. С. 681-690. doi: 10.7868/S0032180X13060105Фащевский Б.В. Экологическое значение поймы в речных экосистемах // Ученые записки Российского государственного гидрометеорологического университета. 2007. №5. С. 118-129.Фащевский Б.В. Экологическое значение поймы в речных экосистемах // Ученые записки Российского государственного гидрометеорологического университета. 2007. №5. С. 118-129.Чижикова Н.П., Сиротский С.Е., Харитонова Г.В., Манучаров А.С., Коновалова Н.С., Уткина Е.В. Минералогический и химический состав тонкодисперсной части донных отложений р. Амур // Почвоведение. 2011. № 7. С. 848-860.Чижикова Н.П., Сиротский С.Е., Харитонова Г.В., Манучаров А.С., Коновалова Н.С., Уткина Е.В. Минералогический и химический состав тонкодисперсной части донных отложений р. Амур // Почвоведение. 2011. № 7. С. 848-860.Шалдыбин М.В., Харитонова Г.В., Ким В.И., Лопушняк Ю.М., Уткина Е.В., Дембовецкий А.В., Коновалова Н.С., Юдина А.В., Шмигирилов С.А. Минералогический состав отложений реки Амур в зоне влияния реки Сунгари // Тихоокеанская геология. 2016. Т. 35. № 1. С. 92-108.Шалдыбин М.В., Харитонова Г.В., Ким В.И., Лопушняк Ю.М., Уткина Е.В., Дембовецкий А.В., Коновалова Н.С., Юдина А.В., Шмигирилов С.А. Минералогический состав отложений реки Амур в зоне влияния реки Сунгари // Тихоокеанская геология. 2016. Т. 35. № 1. С. 92-108.Шраг В.И. Пойменные почвы их мелиорация и сельскохозяйственное использование. М.: Россельхозиздат, 1969. 269 с.Шраг В.И. Пойменные почвы их мелиорация и сельскохозяйственное использование. М.: Россельхозиздат, 1969. 269 с.Abgottspon F., Bigalke M., Wilcke W. Fast colloidal and dissolved release of trace elements in a carbonatic soil after experimental flooding // Geoderma. 2015. V. 259-260. P. doi: 156-163. 10.1016/j.geoderma.2015.06.005Abgottspon F., Bigalke M., Wilcke W. Fast colloidal and dissolved release of trace elements in a carbonatic soil after experimental flooding // Geoderma. 2015. V. 259-260. P. doi: 156-163. 10.1016/j.geoderma.2015.06.005Bednarova Z., Komprdova K., Kalabova T., Sanka M. Impact of Floods and Their Frequency on Content and Distribution of Risk Elements in Alluvial Soils // Water Air Soil Pollut. 2015. V.226 №.15. P. 1-21. doi: 10.1007/s11270-014-2253-xBednarova Z., Komprdova K., Kalabova T., Sanka M. Impact of Floods and Their Frequency on Content and Distribution of Risk Elements in Alluvial Soils // Water Air Soil Pollut. 2015. V.226 №.15. P. 1-21. doi: 10.1007/s11270-014-2253-xBorch T., Kretzschmar R., Kappler A., Van Cappellen P., Ginder-Vogel M., Voegelin A., Campbell K. Biogeochemical redox processes and their impact on contaminant dynamics // Environ. Sci. Technol. 2010. V. 44. № 1. P. 15-23. doi: 10.1021/es9026248Borch T., Kretzschmar R., Kappler A., Van Cappellen P., Ginder-Vogel M., Voegelin A., Campbell K. Biogeochemical redox processes and their impact on contaminant dynamics // Environ. Sci. Technol. 2010. V. 44. № 1. P. 15-23. doi: 10.1021/es9026248Calmano W., Hong J., Forstner U. Binding and mobilisation of heavy metals in contaminated sediments affected by pH and redox potential // Water Sci Technol. 1993. V.28. P. 223-235. doi: 10.15480/882.450Calmano W., Hong J., Forstner U. Binding and mobilisation of heavy metals in contaminated sediments affected by pH and redox potential // Water Sci Technol. 1993. V.28. P. 223-235. doi: 10.15480/882.450Du Laing, G., Rinklebe J., Vandecasteele B., Tack F.M.G. Trace metal behavior in estuarine and riverine floodplain soils and sediments: a review // Sci. Total Environ. 2009. V. 407. Р. 3972-3985. doi: 10.1016/j.scitotenv.2008.07.025Du Laing, G., Rinklebe J., Vandecasteele B., Tack F.M.G. Trace metal behavior in estuarine and riverine floodplain soils and sediments: a review // Sci. Total Environ. 2009. V. 407. Р. 3972-3985. doi: 10.1016/j.scitotenv.2008.07.025Florian A., Moritz B., Wolfgang W. Fast colloidal and dissolved release of trace elements in a carbonatic soil after experimental floodin // Geoderma. 2015. V.259-260. Р. 156-163. doi: 10.1016/j.geoderma.2015.06.005Florian A., Moritz B., Wolfgang W. Fast colloidal and dissolved release of trace elements in a carbonatic soil after experimental floodin // Geoderma. 2015. V.259-260. Р. 156-163. doi: 10.1016/j.geoderma.2015.06.005Frohne T., Rinklebe J., Diaz-Bone R.A., Du Laing G. Controlled variation of redox conditions in a floodp lain soil: Impact on metal mobilization and biomethylation of arsenic and antimony // Geoderma. 2011. V. 160. № 3-4. P. 414-424. doi: 10.1016/j.geoderma.2010.10.012Frohne T., Rinklebe J., Diaz-Bone R.A., Du Laing G. Controlled variation of redox conditions in a floodp lain soil: Impact on metal mobilization and biomethylation of arsenic and antimony // Geoderma. 2011. V. 160. № 3-4. P. 414-424. doi: 10.1016/j.geoderma.2010.10.012Izquierdo M., Tye A.M, Chenery S.R. Lability, solubility and speciation of Cd, Pb and Zn in alluvial soils of the River Trent catchment UK // Environmental science. Processes & impacts. 2013. V. 15. № 10. P. 1844-58. doi: 10.1039/C3EM00370AIzquierdo M., Tye A.M, Chenery S.R. Lability, solubility and speciation of Cd, Pb and Zn in alluvial soils of the River Trent catchment UK // Environmental science. Processes & impacts. 2013. V. 15. № 10. P. 1844-58. doi: 10.1039/C3EM00370AJunk W.J., Bayley P.B., Sparks R.E. The flood pulse concept in river-floodplain systems // International Large River Symposium / Ed. Dodge D.P. Can. Spec. Publ. Fish. Aquat. Sci. 1989. P. 110-127. ttp://www.nrem.iastate.edu/class/assets/aecl518/Discussion%20Readings/Junk_et_al._1989.pdfJunk W.J., Bayley P.B., Sparks R.E. The flood pulse concept in river-floodplain systems // International Large River Symposium / Ed. Dodge D.P. Can. Spec. Publ. Fish. Aquat. Sci. 1989. P. 110-127. ttp://www.nrem.iastate.edu/class/assets/aecl518/Discussion%20Readings/Junk_et_al._1989.pdfKabata-Pendias A. Trace Elements in Soils and Plants. Boca Raton: CRC Press, 2011. 534 p.Kabata-Pendias A. Trace Elements in Soils and Plants. Boca Raton: CRC Press, 2011. 534 p.Koretsky C.M., Haveman M., Beuving L., Cuellar A., Shattuck T., Wagner M. Spatial variation of redox and trace metal geochemistry in a minerotrophic fen // Biogeochemistry. 2007. № 86. P. 33-62. doi: 10.1007/s10533-007-9143-xKoretsky C.M., Haveman M., Beuving L., Cuellar A., Shattuck T., Wagner M. Spatial variation of redox and trace metal geochemistry in a minerotrophic fen // Biogeochemistry. 2007. № 86. P. 33-62. doi: 10.1007/s10533-007-9143-xLair G.J. et al. How do long-term development and periodical changes of river-floodplain systems affect the fate of contaminants? Results from European rivers // Environ. Pollut. 2009. V. 157. № 12. P. 3336-3346. doi: 10.1016/j.envpol.2009.06.004Lair G.J. et al. How do long-term development and periodical changes of river-floodplain systems affect the fate of contaminants? Results from European rivers // Environ. Pollut. 2009. V. 157. № 12. P. 3336-3346. doi: 10.1016/j.envpol.2009.06.004Pirastru M., Niedda M. Evaluation of the soil water balance in an alluvial flood plain with a shallow groundwater table // Hydrological Sciences Journal. 2013. V.58. № 4. P. 898-911. doi: 10.1080/02626667.2013.783216Pirastru M., Niedda M. Evaluation of the soil water balance in an alluvial flood plain with a shallow groundwater table // Hydrological Sciences Journal. 2013. V.58. № 4. P. 898-911. doi: 10.1080/02626667.2013.783216Sabry M.S., Jörg R. Geochemical fractions of chromium, copper, and zinc and their vertical distribution in floodplain soil profiles along the Central Elbe River, Germany // Geoderma. 2013. V. 228-229. P. 142-159. doi: 10.1016/j.geoderma.2013.10.012Sabry M.S., Jörg R. Geochemical fractions of chromium, copper, and zinc and their vertical distribution in floodplain soil profiles along the Central Elbe River, Germany // Geoderma. 2013. V. 228-229. P. 142-159. doi: 10.1016/j.geoderma.2013.10.012Schulz-Zunkel C., Rinklebe J., Bork H.-R. Trace element release patterns from three floodplain soils under simulated oxidized-reduced cycles // Ecol. Eng. 2015. V. 83. P. 485-495. doi: 10.1016/j.ecoleng.2015.05.028Schulz-Zunkel C., Rinklebe J., Bork H.-R. Trace element release patterns from three floodplain soils under simulated oxidized-reduced cycles // Ecol. Eng. 2015. V. 83. P. 485-495. doi: 10.1016/j.ecoleng.2015.05.028Shrestha J., Niklaus P.A., PasqualeN., Huber B., Barnard R.L., Frossard E., SchleppiP., TocknerK., Luster J. Flood pulses control soil nitrogen cycling in a dynamic river floodplain // Geoderma. 2014. V. 228. P. 14-24. doi: 10.1016/j.geoderma.2013.09.018Shrestha J., Niklaus P.A., PasqualeN., Huber B., Barnard R.L., Frossard E., SchleppiP., TocknerK., Luster J. Flood pulses control soil nitrogen cycling in a dynamic river floodplain // Geoderma. 2014. V. 228. P. 14-24. doi: 10.1016/j.geoderma.2013.09.018Sipos P., Nemeth T., May Z., Szalai Z. Accumulation of trace elements in Fe-rich nodules in a neutral-slightly alkaline floodplain soil // Carpathian J. Earth and Environ. Sci. 2011. V. 6. № 1. P. 13-22.Sipos P., Nemeth T., May Z., Szalai Z. Accumulation of trace elements in Fe-rich nodules in a neutral-slightly alkaline floodplain soil // Carpathian J. Earth and Environ. Sci. 2011. V. 6. № 1. P. 13-22.Zeng F., Ali S., Zhanga H., Ouyang Y., Qiu B., Wua F., Zhang G. The influence of pH and organic matter content in paddy soil on heavy metal availability and their uptake by rice plants // Environmental Pollution. 2011. V.159. №1. P. 84-91. doi:10.1016/j.envpol.2010.09.019Zeng F., Ali S., Zhanga H., Ouyang Y., Qiu B., Wua F., Zhang G. The influence of pH and organic matter content in paddy soil on heavy metal availability and their uptake by rice plants // Environmental Pollution. 2011. V.159. №1. P. 84-91. doi:10.1016/j.envpol.2010.09.019

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