Химические элементы в геохимических системах. Кларки почв селитебных ландшафтов (199,00 руб.)

Стр.4

Стр.7

Стр.8

Стр.9

Стр.10

Стр.11

Стр.12

Стр.13

УДК 574 ББК 28.080.3 А47 Рекомендовано к печати Ученым советом Научно-исследовательского института биологии и Научно-исследовательского института геохимии биосферы Южного Федерального университета Рецензенты: доктор геолого-минералогических наук, профессор Национального исследовательского государственного университета В. П. Парначев (Россия, г. Томск); доктора геолого-минералогических наук, профессора Забайкальского государственного университета В. С. Салихов, А. И. Трубачев (Россия, г. Чита); доктор геолого-минералогических наук, профессор Г. А. Юргенсон, Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН (Россия); доктор геологических наук, профессор Донецкого национального университета В. И. Алехин (Украина, г. Донецк); кандидат геолого-минералогических наук, доцент Казахского национального технического университета им. К. И. Сатпаева Н. Т. Кулкашев (Казахстан, г. Алматы) Reviewers: V. P. Parnachev (DSc, Professor, National Research Tomsk State University, Russia); V. S. Salikhov (DSc, Professor, Transbaikal State University, Chita, Russia), A. I. Trubachev (DSc, Professor, Transbaikal State University, Chita, Russia); G. A. Yurgenson (DSc, Professor, Institute of Natural Resources, Ecology and Cryology SB RAS, Chita, Russia); V. A. Alekhin (DSc, Professor, Donetsk National University, Donetsk, Ukraine); N. T. Kulkashev (DSc, Professor, Satbayev Kazakh National Technical University, Almaty, Kazakhstan) А47 Алексеенко, В. А. Химические элементы в геохимических системах. Кларки почв селитебных ландшафтов : монография / В. А. Алексеенко, А. В. Алексеенко. – Ростов н/Д : Издательство Южного федерального университета, 2013. – 388 с. ISBN 978-5-9275-1095-5 Монография предназначена для широкой общественности, ученых и специалистов в области геологии, геохимии, географии, почвоведения, экологии, геоэкологии, биологии и других специалистов в области наук о Земле и охраны окружающей среды. ISBN 978-5-9275-1095-5 УДК 574 ББК 28.080.3 © Алексеенко В. А., Алексеенко А. В., 2013 © Оформление. Макет. Издательство Южного федерального университета, 2013

Стр.4

ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие ..........................................................................15 Введение ...............................................................................18 Глава 1. Понятие о геохимических системах и ландшафтах .......22 1.1. Геохимические системы ...............................................22 1.1.1. Общие сведения о геохимических системах ............22 1.1.2. Основные требования к изучению и характеристике геохимических систем .........................27 1.2. Элементарные и геохимические ландшафты ..................31 1.2.1. Общие сведения ...................................................31 1.2.2. Классификация ...................................................38 1.3. Поведение химических элементов в биосфере и в составляющих ее отдельных геохимических системах ...........................................................................43 1.3.1. Общие сведения ...................................................43 1.3.2. Распространенность химических элементов ............44 1.3.3. Формы нахождения химических элементов ............47 1.3.4. Биогеохимические особенности систем ...................50 1.3.5. Разброс химических элементов ..............................51 Глава 2. Некоторые особенности геохимических процессов в селитебных ландшафтах ......................................................56 2.1. Общие сведения о селитебных ландшафтах ....................56 2.2. Классификация селитебных ландшафтов .......................56 2.3. Классификация ландшафтов, составляющих в сумме единый селитебный ландшафт ................................60 2.4. Особенности антропогенного загрязнения селитебных ландшафтов .....................................................67 2.5. Эколого-геохимические аномалии селитебных ландшафтов ......................................................................68 Глава 3. Кларки, местные фоновые содержания и разброс химических элементов в отдельных геохимических системах биосферы ...............................................................................88 3.1. Общие сведения ..........................................................88 3.2. Химические элементы в абиогенных системах ...............89 3.2.1. Распространенность ..............................................89

Стр.7

3.2.2. Распределение .....................................................94 3.2.3. Основные закономерности распространенности кларков земной коры ..................................................103 3.2.4. Основные закономерности распределения химических элементов в верхних частях земной коры ...............................................................106 3.3. Химические элементы в биогенных системах ...............115 3.3.1. Общие сведения .................................................115 3.3.2. Распространенность ............................................118 3.3.3. Распределение ...................................................138 3.4. Химические элементы в биокосных системах ...............139 3.4.1. Общие сведения .................................................139 3.4.2. Атмосфера .........................................................140 3.4.3. Гидросфера ........................................................141 3.4.4. Педосфера .........................................................142 3.4.4.1. Общие сведения ..............................................142 3.4.4.2. Некоторые геохимические особенности почв .....144 Глава 4. Особенности кларков химических элементов почв селитебных ландшафтов ................................................149 4.1. Общие сведения .........................................................149 4.2. Методика исследований по установлению кларковых содержаний химических элементов в почвах населенных пунктов ............................................154 4.2.1. Общая информация о работах .............................154 4.2.2. Полевые работы ..................................................158 4.2.3. Подготовка проб к анализам ...............................160 4.2.4. Аналитические работы и обработка результатов анализов ...................................................161 4.3. Особенности средних (кларковых) содержаний химических элементов, установленных для почв населенных пунктов начала XXI в. ...................................163 4.3.1. Общие сведения об используемой информации ......163 4.3.2. Кларки почв селитебных ландшафтов ..................166 4.3.3. Некоторые общие закономерности распространенности кларков ряда химических элементов почв селитебных ландшафтов ........................210 Глава 5. Некоторые геохимические особенности почв различных групп селитебных ландшафтов .............................222

Стр.8

5.1. Общие положения ......................................................222 5.2. Геохимические особенности почв городов с населением свыше 700 тысяч человек ..............................225 5.2.1. Общие сведения .................................................225 5.2.2. Сравнение с кларковыми содержаниями почв Земли .................................................................227 5.2.3. Сравнение с кларковыми содержаниями земной коры ...............................................................242 5.2.4. Сравнение с кларками почв населенных пунктов .....................................................................249 5.2.5. Общие закономерности .......................................251 5.3. Геохимические особенности почв городов с населением от 300 до 700 тысяч человек ..........................252 5.3.1. Общие сведения .................................................252 5.3.2. Сравнение с кларковыми содержаниями почв Земли .................................................................253 5.3.3. Сравнение с кларковыми содержаниями земной коры ...............................................................258 5.3.4. Сравнение с кларками почв населенных пунктов ..261 5.3.5. Общие закономерности .......................................261 5.4. Геохимические особенности почв городов с населением от 100 до 300 тысяч человек ...............................................261 5.4.1. Общие сведения .................................................261 5.4.2. Сравнение с кларковыми содержаниями почв Земли .................................................................265 5.4.3. Сравнение с кларковыми содержаниями земной коры ...............................................................272 5.4.4. Сравнение с кларковыми содержаниями почв населенных пунктов ............................................275 5.4.5. Общие закономерности .......................................276 5.5. Геохимические особенности почв городов с населением менее 100 тысяч человек ..............................278 5.5.1. Общие сведения .................................................278 5.5.2. Сравнение с кларковыми содержаниями почв Земли .................................................................279 5.5.3. Сравнение с кларковыми содержаниями земной коры ...............................................................288 5.5.4. Сравнение с кларками почв населенных пунктов .....................................................................291 5.5.5. Общие закономерности .......................................292 5.6. Геохимические особенности почв небольших поселков, станиц, деревень, хуторов ...................................293

Стр.9

5.6.1. Общие сведения .................................................293 5.6.2. Сравнение с кларковыми содержаниями почв Земли .................................................................293 5.6.3. Сравнение с кларковыми содержаниями земной коры ...............................................................297 5.6.4. Сравнение с кларками почв населенных пунктов .....................................................................297 5.6.5. Общие закономерности .......................................298 5.7. Геохимические особенности почв туристско-рекреационных зон ............................................299 5.7.1. Общие сведения .................................................299 5.7.2. Сравнение с кларковыми содержаниями почв Земли .................................................................300 5.7.3. Сравнение с кларковыми содержаниями земной коры ...............................................................305 5.7.4. Сравнение с кларками почв населенных пунктов ....307 5.7.5. Общие закономерности .......................................308 Заключение .........................................................................309 Краткое содержание по главам ..............................................315 Литература ..........................................................................335 Приложения ........................................................................348 CONTENTS Preface ................................................................................. 15 Introduction .......................................................................... 18 Chapter 1. The notions related to geochemical systems and landscapes ....................................................................... 22 1.1. Geochemical systems .................................................... 22 1.1.1. General information about the geochemical systems .........................................................................22 1.1.2. Basic requirements for studying and characterization of geochemical systems .......................27 1.2. Elementary and geochemical landscapes .............................31 1.2.1. General information ................................................31 1.2.2. Classification .........................................................38 1.3. The behavior of chemical elements in the biosphere and its constituent separate geochemical systems ......................43 1.3.1. General information ................................................43 1.3.2. The abundances of chemical elements .........................44 10

Стр.10

1.3.3. Forms of occurrence of chemical elements ..................47 1.3.4. Biogeochemical peculiarities of systems ......................50 1.3.5. The scatter of chemical elements ...............................51 Chapter 2. The major features of geochemical processes in urban landscapes ..............................................................................56 2.1. General information about urban landscapes ......................56 2.2. Classification of urban landscapes ....................................56 2.3. Classification of landscapes representing in aggregate a single urban landscape ........................................................60 2.4. Peculiarities of the technogenic contamination of urban landscapes ..............................................................67 2.5. Ecological-geochemical anomalies of urban landscapes .........68 Chapter 3. The abundances, local background concentrations and the scatter of chemical elements in certain geochemical systems of the biosphere ...........................................................88 3.1. General information .......................................................88 3.2. Chemical elements in abiogenic systems .............................89 3.2.1. Abundance .............................................................89 3.2.2. Distribution ...........................................................94 3.2.3. The main peculiarities of abundances in the Earth’s crust ........................................................103 3.2.4. The main peculiarities of abundances in the upper parts of the Earth’s crust ...............................................106 3.3. Chemical elements in biogenic systems ............................115 3.3.1. General information ..............................................115 3.3.2. Abundance ...........................................................118 3.3.3. Distribution .........................................................138 3.4. Chemical elements in organomineral systems....................139 3.4.1. General information ..............................................139 3.4.2. Atmosphere ..........................................................140 3.4.3. Hydrosphere .........................................................141 3.4.4. Pedosphere...........................................................142 Chapter 4. The characteristics of abundances of chemical elements in urban soils ..........................................................149 4.1. General information .....................................................149 4.2. Research methods of characterization the abundances of chemical elements in urban soils .......................................154 11

Стр.11

4.2.1. General information about the researches .................154 4.2.2. Field explorations .................................................158 4.2.3. Sample preparation for analyses ..............................160 4.2.4. Analyses and their results treatment .......................161 4.3. The characteristics of abundances of chemical elements in urban soils established for the beginning of the XXI century .............................................................163 4.3.1. General information about the used data ..................163 4.3.2. The abundances of chemical elements in urban soils ................................................................166 4.3.3. Several general laws of abundances of chemical elements in urban soils ...................................................210 Chapter 5. Some features of soils belonging to different groups of urban landscapes ...............................................................222 5.1. General provisions .......................................................222 5.2. Geochemical features of soils of cities with the number of population more than 700 thousand...................................225 5.2.1. General information ..............................................225 5.2.2. Comparison with the abundances in the Earth’s soil cover ..................................................227 5.2.3. Comparison with the abundances in the Earth’s crust ........................................................242 5.2.4. Comparison with the abundances in urban soils ................................................................249 5.2.5. General features ...................................................251 5.3. Geochemical features of soils of cities with the number of population more than 300–700 thousand ................252 5.3.1. General information ..............................................252 5.3.2. Comparison with the abundances in the Earth’s soil cover ..................................................253 5.3.3. Comparison with the abundances in the Earth’s crust ........................................................258 5.3.4. Comparison with the abundances in urban soils ................................................................261 5.3.5. General features ...................................................261 5.4. Geochemical features of soils of cities with the number of population more than 100–300 thousand ...........261 5.4.1. General information .............................................261 5.4.2. Comparison with the abundances in the Earth’s soil cover ..................................................265 12

Стр.12

5.4.3. Comparison with the abundances in the Earth’s crust ........................................................272 5.4.4. Comparison with the abundances in urban soils .........275 5.4.5. General features ...................................................276 5.5. Geochemical features of soils of cities with the number of population less than 100 thousand ....................278 5.5.1. General information ..............................................278 5.5.2. Comparison with the abundances in the Earth’s soil cover ..................................................279 5.5.3. Comparison with the abundances in the Earth’s crust ........................................................288 5.5.4. Comparison with the abundances in urban soils .........291 5.5.5. General features ...................................................292 5.6. Geochemical features of soils of small towns, villages, hamlets .............................................................................293 5.6.1. General information ..............................................293 5.6.2. Comparison with the abundances in the Earth’s soil cover ..................................................293 5.6.3. Comparison with the abundances in the Earth’s crust ........................................................297 5.6.4. Comparison with the abundances in urban soils ................................................................297 5.6.5. General features ...................................................298 5.7. Geochemical features of soils of tourist and recreational areas .........................................................299 5.7.1. General information ..............................................299 5.7.2. Comparison with the abundances in the Earth’s soil cover ..................................................300 5.7.3. Comparison with the abundances in the Earth’s crust ........................................................305 5.7.4. Comparison with the abundances in urban soils .........307 5.7.5. General features ...................................................308 Conclusion ............................................................................309 Summary of chapters .............................................................324 References ............................................................................335 Applications .........................................................................348 13

Стр.13