ВОДОПРОЯВЛЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД КАК ГЕОХИМИЧЕСКИЕ СИСТЕМООБРАЗУЮЩИЕ ОБЪЕКТЫ (ИНТЕРПРЕТАЦИЯ НА ОСНОВЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПАУ)

© 2018 г. А. П. Хаустов¹, М. М. Редина¹, Е. В. Яковлев^а2

¹ФГАОУВО “Российский университет дружбы народов”,
ул. Миклухо-Маклая, 6, г. Москва, 117198 Россия. E-mail: khaustov_ap@rudn.university ²ФГБУН Институт биологии Коми НЦ УРО РАН,
ул. Коммунистическая, 28, г. Сыктывкар, 167982 Россия

Поступила в редакцию 01.11.2017 г.

Уникальные подземные водопроявления на Керченском полуострове Крыма – интереснейший объект для геохимических исследований. На примерах (грязевой метановый вулкан, сероводо- родный субтермальный источник, оз. Чокрак и восходящий пресный холодный родник) показана специфика формирования геохимических барьеров в аквальных системах. Применен оригинальный подход с использованием данных о полициклических ароматических углеводородах (ПАУ) в различных средах, а также расчеты коэффициентов их миграции и значе- ний молекулярных энтропий на геохимических барьерах. Прослежены изменения энтропии по всему пути миграции ПАУ в аквальных системах. Оценены интенсивность взаимодействия структурных элементов в системе, их функции и разнообразие. Специфика химических типов подземных вод отчетливо сказалась на цепочках интенсивности взаимодействия в системе “вода – сопредельные среды”. Впервые источники подземных вод рассмотрены как уникальные биогенераторы формирования (самоорганизации) своеобразных аквасистем. Обосновано выделение специфического типа природных диссипативных структур, которые развиваются с участием живого вещества от простого (водные растворы) к сложному (например, гидрофиты) с производством энтропии. Подтверждена избирательность аккумулирования ПАУ различными частями растений. Показана принципиальная возможность адсорбции корневой системой и дальнейшей миграции не только низкомолекулярных ПАУ, но и активного движения из почв в растения высокомолекулярных полиаренов. Это позволило выделить корневую систему растений как приоритетный для экологического мониторинга объект. Обоснован вывод о том, что геохимическая система не может существовать без геохимических барьеров (ГХБ), и даже более того – барьеры могут быть первичны по отношению к формированию целостных систем.

Ключевые слова: аквальная система, геохимический барьер, энтропия, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), подземные воды.

DOI: 10.7868/S0869780318030018

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алексеев В.А., Рыженко Б.Н., Шварцев С.Л. и др. Геологическая эволюция и самоорганизация системы вода – порода. Т. 1. Система вода–порода в земной коре: взаимодействие, кинетика, равновесие. Новосибирск: СО РАН, 2005. 244 с.

2. Геохимия подземных вод. Теоретические, прикладные и экологические аспекты //С.Р. Крайнов, Б.Н. Рыженко, В.М. Швец. М.: ЦентрЛитНефтеГаз, 2012. 672 с.

3. Глазовская М.А. Геохимические барьеры в почвах: типология, функциональные особенности и экологическое значение // Геохимия ландшафтов и география почв. 100 лет со дня рождения М.А. Глазовской /Ред. Н.С. Касимов, М.И. Герасимова. М.: АПР, 2012. С. 26–44.

4. Климонтович Ю.Л. Проблемы статистической теории открытых систем// Успехи физических наук. 1989. Т. 158. Вып. 1. С. 59–91.

5. Летников Ф.А. Синергетика геологических систем. Новосибирск: Наука. Сиб. отд., 1992. 230 с.

6. Оборин А.А., Иларионов С.А., Назаров А.В., Хмурчик В.Т. и др. Нефтезагрязненные биогеоценозы (процессы образования, научные основы восстановления, медико-экологические проблемы). Пермь: УрО РАН, Перм. гос. ун-т; Перм. гос. тех. ун-т, 2008. 511 с.

7. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. М.: Высшая школа, 1975. 342 с.

8. Перельман А.И. Геохимический ландшафт как самоорганизующаяся система// Вестник Моск. ун-та. Сер. 5. География. 1995. No 4. С. 10–16.

9. Пригожин И., Николис Г. Познание сложного. М.: Мир, 1990. 344 с.

10. Смагин А.В., Садовникова Н.Б., Смагина М.В., Глаголев М.В. и др. Моделирование динамики органического вещества почв. М.: МГУ, 2001. 120 с.

11. Хакен Г. Синергетика. Иерархии неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах. М.: Мир, 1985. 424 с.

12. Хаустов А.П. Техногенные системы как феномен самоорганизации материи (на примере загрязнения геологической среды углеводородами) // Литосфера. 2014. No 1. С. 105–116.

13. Хаустов А.П. Углеводородный техногенез геологической среды как самоорганизация неравновесных систем // Недропользование. 2014. No 6а. С. 12–28.

14. Хаустов А.П. Техногенная геохимическая зональность углеводородов как продукт биотрансформации // Известия вузов. Геология и разведка. 2016. No 1. С. 106–110.

15. Хаустов А.П. Геохимические барьеры с позиций синергетики (семантический анализ) // Геохимия ландшафтов (к 100-летию А.И. Перельмана). Докл. Всерос.научн. конф. Москва, 18–0 октября 2016 г., М.: МГУ, 2016. С. 64–67.

16. Хаустов А.П., Редина М.М., Калабин Г.А., Горяинов С.В. Полициклические ароматические угле-

водороды как индикаторы экологических процессов в аквальных системах // Экологическая безопасность территорий и акваторий: региональные и глобальные проблемы. Матер. региональной научн.-практ. конф. (Керчь, 24–28 октября 2016 г.). Керчь: КГМТУ, 2016. С. 221–226.

17. Шварцев С.Л. Прогрессивно самоорганизующиеся абиогенные диссипативные структуры в геологической истории Земли// Литосфера. 2007. No 1. С 65– 89.

18. Яковлева Е.В., Габов Д.Н., Безносиков В.А. Влияние различных доз бенз[а]пирена на состав полициклических ароматических углеводородов в песча- ной культуре // Агрохимия. 2015. No 6. С. 90–96.

19. Яковлева Е.В., Габов Д.Н., Безносиков В.А., Кондратенок Б.М. Полициклические ароматические углеводороды в почвах и растениях нижнего яруса южной кустарниковой тундры в условиях техногенеза // Почвоведение. 2014. No 6. С. 685–696.

20. Яковлева Е.В., Габов Д.Н., Безносиков В.А. Накопление полициклических ароматических углеводородов растениями южной тундры при добыче угля открытым способом // Вестник ИБ Коми НЦ УрО РАН. 2016. No 4. С. 24–33.

21. Khaustov A.P., Redina M.M. Geochemical Markers Based on Concentration Ratios of PAH in Oil Oil- Polluted Areas // Geochemistry International. 2017. Vol. 55 (1). P. 98–107.

22.Kraus J.J., Munir I.Z., Mceldoon J.P., Douglas S.C., Dordick J.S. Oxidation of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons Catalyzed by Soybean Peroxidase// Applied Biochemistry and Biotechnology. 1999. Vol. 80. P. 221–230.

23.Li P., Li X., Stagnitti F., Zhang H., Lin X., Zang S., Zhuo J., Xiong X. Studies on the sources of benzo[a] pyrene in grain and aboveground tissues of rice plants // Journal of Hazardous Materials. 2009. Vol. 162. P. 463– 468.

24. Muratova A., Golubev S., Dmitrieva T., Bondarenkova A., Hirche F., Merbach W., Turkovskaya O., Wittenmayer L., Merbach W. Effect of the polycyclic aromatic hydrocarbon phenanthrene on root exudation of Sorghum bicolor (L.) Moench // Environmental and Experimental Botany. 2009. Vol. 66. N 3. P. 514–520.

25.Xiao N., Liu R., Jin C., Dai Y. Efficiency of five ornamental plant species in the phytoremediation of polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH)-contaminated soil // Ecological Engineering. 2015.Vol. 75. P. 384–391.