Городские почвы содержат значительное количество техногенного материала и строительных растворов, что обуславливает сложные процессы перераспределения кальция по всему почвенному профилю. Функции кальция в почвах связанны с механизмом катионного обмена и формированием почвенных растворов, что, в свою очередь, является одним из определяющих факторов накопления гуминовых веществ в их устойчивой форме. Формирование полноценных почв на минеральном субстрате происходит во многом благодаря привносу антропогенного и строительного материала. Разнообразие форм накопления карбонатов кальция имеет большое значение для режима функционирования городских почв и биоты, а также позволяет использовать их в качестве индикаторов условий и процессов почвообразования. Результаты соответствующего исследования ученых Института географии РАН и факультета почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова были опубликованы в журнале «Journal of Soils and Sedimens».
В статье проведено бобщение информации о накоплении карбоната кальция в городских почвах и образовании специфичных карбонатных микроконкреций в автоморфных условиях. Изучены сложные явления осаждения и накопления карбоната кальция в городских почвах и отложениях, рассмотрена связь их образования в контексте литосферного, биосферного и атмосферного взаимодействия. Полученный материал проливает свет на механизмы образования почв в городских условиях, и с практической точки зрения может быть полезен экологам и ботаникам, работающим на городских территориях.
«В техногенных отложениях города содержится значительное количество карбонатов из-за включений строительного мусора и аэрозольных осаждений, – говорит один из авторов исследования, сотрудник отдела географии и эволюции почв Института географии РАН Василий Шишков. – Мы обнаружили, что современные гумусоаккумулятивные горизонты городских почв содержат карбонатные скопления – округлые или изоморфные узелки. Эти характерные формы являются признанным подтверждением наличия новообразованных карбонатов, что до сих пор было только теоретически обоснованно в некоторых работах, но не было подтверждено по причине невозможности отделения их от антропогенного материала при валовом химическом и изотопном анализе».
Образцы из таких горизонтов изучались с использованием поляризационного микроскопа (анализ тонких срезов) и сканирующего электронного микроскопа в лаборатории электронной микроскопии и радиоуглеродного датирования Института географии РАН с применением энергодисперсионного анализатора химического состава (картирование элементов для обнаружения скоплений карбонатов). Кроме того, были проведены лабораторные анализы основных химических и физических свойств почвы.
«Анализируемые образцы содержали как унаследованные от исходных материалов, так и вновь образованные в почве карбонаты кальция в различных формах, – продолжает Василий Шишков. – Несмотря на процессы рекристаллизации, привнесенные карбонаты способны существовать в городских почвах длительное время. На поверхностях областей перекристаллизации включений строительного раствора наблюдаются волокнистые пленки силиката магния. Мы исследовали образование карбонатных микромодулей на глубинах 15-40 см в слабо- и умеренно-известковых гумусовых горизонтах. Вновь образованный кальцит отличается однородным составом, по размерности кристаллов относится к микроспариту и имеет компактную упаковку в основной массе. Вновь образованный кальцит наблюдался в зонах карбонатных включений без признаков растворения, что свидетельствует о его значительной миграции по почвенному профилю».
Согласно ряду исследований изотопного состава карбонатов городских почв, они являются продуктом взаимодействия растворенного в почвенных растворах СО2 корневого дыхания и комплексом привнесенного антропогенного кальций- и магний- содержащего материала. Представленные в статье материалы – микрофотографии новообразований и механизмы миграции карбонатов по почвенному профилю – полностью согласуются с этой концепцией.
Представленное исследование – результат в ряду многолетних работ, которые планируется продолжать:
2015 Свойства твердых (пылеаэрозольных) атмосферных выпадений придорожных территорий г. Москвы
Скопление карбонатных микронодулей, их обнаружение и подтверждение их состава
Фрагмент строительного раствора, его структура и состав
Волокнистые новообразования карбоната магния в зоне перекристаллизации
