Николай Георгиевич Зырин. Микроэлементы в почвах (Г.В. Мотузова)

Еще в довоенные времена на факультете были начаты исследования микроэлементов в почвах. Научным руководителем  их был профессор Е.П.Троицкий. Позже эта проблема вышла за рамки факультета и выполнялась  как  межфакультетская под общим руководством члена-корреспондента АН СССР В.А.Ковды.

В соответствии с планами работ по  микроэлементной  теме  сразу после  окончания войны Н.Г.Зырин организовал и провел первые экспедиции для сбора образцов почв,  пород,  растений, вод в Крыму, Ростовской области, на Северном Кавказе, в Киргизии, Узбекистане.

Стала очевидной необходимость высокочувствительных экспрессных методов анализа почв и растений. Под руководством Н.Г.Зырина еще на биолого-почвенном факультете МГУ была создана лаборатория спектрального анализа почв, оснащенная самым современным оборудование.  Н.Г.Зырин возглавил и организовал разработку методик сначала  эмиссионного, позже атомно-абсорбционного анализа почв. Н.Г.Зырин совместно с А.И.Обуховым подготовил "Методические указания по спектрографическому  определению  микроэлементов  в  почвах  и  золе  растений" (1971) и учебник "Спектральный анализ почв и растений" (1977). 

 

Он был инициатором и организатором  подготовки  стажеров на факультете почвоведения МГУ, где многие специалисты страны, занятые исследованием микроэлементов в почвах, овладели методами спектрального анализа почв, внедрили, а затем активно использовали их на местах.

Разработка и  внедрение  надежных  спектральных методов анализа

дало толчок к появлению массива новых данных о микроэлементом  составе  различных почв страны.  Н.Г.Зыриным и его учениками выполнены разноплановые исследования микроэлементов в почвах.

Получены данные о  микроэлементном  составе  почв различных природных зон, изучена взаимосвязь микроэлементного состава почв и растений и его динамика; дана детальная характеристика микроэлементного состава ( B,  I,  V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn) почв Китая, подробно охарактеризованы породы, почвы, виноградная лоза, формирование миграционных потоков Mo,  Mn,  Cu,  Zn в почвах виноградников Крыма, составлены первые картосхемы содержания этих элементов в почвах, предложены градации их для почв степного и предгорного Крыма , охарактеризованы горные почвы Дагестана и Терско-Сулакской низменности.

Получены сведения о распределение иода в породах,  в почвах Русской равнины, выявлено влияние различных природных факторов на распределение элемента в растениях, в водах, в воздухе. Установлены основные закономерности распределения B, Sr, n,  Sn,  Pb, Cu, Co, Ni, Mo, Cr, V в почвах Бирмы .  Для почв Северной Осетии составлены картосхемы содержания в  почвах B, Mn, Zn, Co, почвы, выявлена взаимосвязь подвижности микроэлементов с реакцией среды,  с содержанием гумуса, ила, дана оценка влияния микроудобрений на свойства почв и выращиваемых на них растениях, исследованы соединения бора в породах, почвах, растения Иркутской области. Для системы почва- чайное растение Западной Грузии установлено влияние  ландшафтно-геохимических и почвенно-химических условий на соединения B, Mn, Cu, Zn, V,  Cr, Ni, а также Mo, изучены B, V в почвах Краснодарского края.

Выполнен детальный статистический анализ распределения микроэлементов в  почвах  Европейской  части  СССР  в связи с их картированием,  выявлены ведущие факторы,  влияющие на уровень содержания микроэлементов, составлены карты  для Европейской части и дана оценка средних уровней содержания B, Mn, Co, Cu, Zn, Mo, I в пахотных горизонтах почв .

Единая программа исследований,  надежные  аналитические  методы обеспечили сопоставимость полученных сведений о микроэлементом состоянии почв страны и возможность построения  обобщающих  картограмм для почв Европейской части СССР, что составило содержание двух коллективных монографий,  подготовленных под редакцией Н.Г.Зырина.

Монографии "Микроэлементы в почвах Советского Союза.  Микроэлементы в почвах Европейской части СССР" (1973) и  "Микроэлементы  в  почвах  Советского  Союза.  Подвижные формы"( 1981) знаменуют собой определенный обобщающий этап развития отечественного учения  о  микроэлементах в почвах.

В 1968 году Н.Г.Зырин защитил защитил докторскую диссертацию посовокупности  опубликованных  работ.  Автореферат  на тему "Узловые вопросы учения о микроэлементах" содержит обобщение и  итог  многолетних  исследований:  характеристика микроэлементного состава почв европейской части СССР,  анализ закономерностей его варьирования  и основы картировании почв по содержанию микроэлементов,  анализ особенностей миграции и подвижности микроэлементов и влияющие факторы.

Н.Г.Зырина интересовали законы, определяющие изменение содержаний микроэлементов в почвах природных ландшафтов. Ответ на эти вопросы  мог  дать  только  анализ соединений микроэлементов в почвах.

Именно на этой проблеме концентрируется внимание Н.Г.Зырина в начале  70-х годов. В это время под его руководством выполнена серия оригинальных работ,  посвященных соединениям микроэлементов в  почвах.  Были разработаны схемы фракционирования соединений молибдена, ванадия,  хрома,  кобальта, меди, цинка, бора в почвах, исследованы закономерности  изменения  содержания  и соотношения их соединений, аккумулирующая способность по отношению к ним  различных  почвенных компонентов.

Эти материалы, как  соответствующие мировому уровню, были представлены на Международном Конгрессе почвоведов 1973 года.

Наибольшее внимание было уделено  почвенным  соединениям,  доступным  растениям.  В мировую практику был внедрен метод проростков,  использованный для оценки  эффективности действия  на  почву различных химических реагентов,  экстрагирующая способность которых сопоставима со способностью  проростков  извлекать из почвы доступные им соединения микроэлементов.

Чтобы понять  закономерности  перераспределения  микроэлементов между различными почвенными компонентами нужно было не только установить соотношение их в различных почвах и проследить  корреляционную связь со свойствами этих почв,  но и понять процессы, лежащие в основе их  взаимодействия  с  составляющими  почвы.  С  этой  целью Н.Г.Зырин в 70-80-е годы ставит новую серию работ, посвященных исследованию механизмов поглощения различных микроэлементов представительными почвами зонального ряда, а также последующей трансформации поглощенных микроэлементов в почве,  характеристике влияния кислотно-основных условий,  органических веществ и высокодисперсных минералов на изучаемые процессы.

Использование радиоактивных солей кобальта и цинка показало, что внесенные ионы в почве закрепляются преимущественно в обменной форме, со временем они переходят в более прочно удерживаемые глинистыми минералами и гидрокисидами железа соединения., исследовано поглощение металлов в обменной и необменной форме  и  влияние  рН  на  прочность удерживания их почвами .

Результаты этих исследований, выполненных Н.Г.Зыриным с коллегами и учениками, составили содержание ряда монографий: " Микроэлементы в почвах  и  использование  микроудобрений  в  виноградарстве"(1972), "Содержание и формы соединений микроэлементов в почвах"(1980)," Химия тяжелых металлов,  мышьяка  и  молибдена  в  почвах"(1985).

С 1975 года Н.Г.Зырин активно включился в проблему исследования микроэлементов  в целях экологического мониторинга,  когда экологические вопросы стали приоритетным направлением  естествознания.  Он был  одним  из первых ученых,  возглавивших это направление в нашей  стране.  Это стало возможным благодаря его большому опыту в решении  теоретических, методических и практических вопросов проблемы микроэлементов,  поскольку возникновение токсико-экологической опасности  в  техногенных ландшафтах во многих случаях связано с высокими концентрациями микроэлементов в почве.

Дальнейшее развитие Н.Г.Зыриным учения о микроэлементах естественным образом привело его к изучению законов поглощения почвами элементов техногенного происхождения, их трансформации,  миграции и аккумуляции в загрязненных почвах. В течение более 10 лет под руководством Н.Г.Зырина проводятся  обширные и,  по сути своей,  пионерские исследования состояния почв, подверженных аэротехногенному воздействию  выбросов  предприятий  цветной металлургии. Эти многоплановые работы включают как региональные научные экспедиции, направленные на оценку сиюминутного состояния окружающей среды,  так и фундаментальные микрополевые и модельные лабораторные исследования химизма  процессов  взаимодействия  тяжелых металлов с почвой и почвенными компонентами, миграции и трансформации поллютантов в почве, поступления в растения, а также разработку прогнозных  моделей состояния и поведения тяжелых металлов в почвах при различных уровнях техногенного воздействия.

 Н.Г.Зырин принимал активное  участие  во всех этапах работ:  от предварительного камерального до завершающего лабораторного и математического  моделирования.  Николаю Георгиевичу принадлежит бесспорный приоритет в разработке системы контроля за содержанием тяжелых металлов  в  почвах различного  генезиса,  в привлечении внимания ученых и специалистов различного уровня и разных областей знания к проблеме  тяжелых  металлов в окружающей среде.

Большой коллектив ученых-единомышленников, включающий сотрудни-

ков различных кафедр факультета почвоведения МГУ :  химии почв, географии почв,  биологии почв, так и специалистов биологического факультета  МГУ им.М.В.Ломоносова,  а также Института Крайнего Севера

(г.Норильск) проводит исследование состояния тяжелых металлов (свинец, цинк, кадмий, медь, ртуть), а также неметаллов (мышьяк, фтор) в почвах и растениях территорий. подверженных воздействию предприятий цветной металлургии.

Н.Г.Зыриным владела мечта, в которую вложено реальное и очень нужное для практики  содержание-  составление карт  загрязнения  почв  и растений на всю территорию нашей страны, включая техногенные и фоновые участки.      Мониторинговые исследования охватывают  промышленные комплексы предприятий цветной металлургии, расположенные в различных биоклиматических зонах  и  представляющих почвы  разного  генезиса.

География  исследований весьма обширна и включает тундровые почвы Норильского промышленного  района,  подзолистые  и дерново-подзолистые почвы в зоне воздействия Среднеуральского медеплавильного завода,  черноземы,  пойменные и бурые лесные почвы  Северо-Осетинского  региона,  сероземы  вокруг  Чимкентского свинцового завода,  черноземы и темнокаштановые почвы  Усть-Каменогорского района,  бурые лесные почвы Дальнегорского свинцового комбината.

При мониторинге загрязнения тяжелыми металлами особое внимание уделено проблеме ртутного загрязнения. В этих целях Н.Г.Зырин предпринял экспедиции в район действия трех важнейших ртутных  комбинатов по добыче и переработке металла: Закарпатский, Хайрдаркентский и  Горноалтайский.  Выявлены особенности распределения тяжелых металлов в  зависимости  от  ландшафтно-геохимических  особенностей территории, определены  показатели загрязнения почв и обоснована их эффективность (Садовникова, Зырин, 1985).

Большое внимание уделено разработке методологии экотоксикологической оценки состояния почв загрязненных территорий  и  нормирования. Под руководством Н.Г.Зырина предложены методы определения и показатели толерантных уровней содержания тяжелых металлов  в  почвах,  разработаны подходы к нормированию содержания металлов в почвах.

В целях почвенного экологического мониторинга под  руководством Н.Г.Зырина  разрабатывается  методология  оценки состояния в почвах фоновых территорий мышьяка,  свинца,  кадмия,  фтора - как  нулевой точки  отсчета  при  характеристике  техногенных  загрязненных почв.  Исследуется влияние соединений цинка,  свинца,  кадмия в почве на состав и качество

растительной продукции.

За всеми этими работами стоит не только большой организаторский талант Н.Г.Зырина в проведении сложных полевых и лабораторных  исследований,  но также и высокий профессонализм,  необходимый для осмысления гигантского аналитического  материала,  который  позволяет выполнить  главную поставленную задачу мониторинга:  оценить эколого-токсикологическую ситуацию обследованных территорий и предложить меры по устранению неблагоприятного воздействия поллютантов на природу.

К сожалению,  не все полученные материалы о закономерностях изменения техногенных почв при загрязнении  Н.Г.Зырин  успел  основательно обобщить.

Книга "Импактное загрязнение почв металлами и фторидами" (1986), подготовленная в 1986 году совместно с коллегами из НПО "Тайфун", содержит только часть этих обобщений, но тем не менее она представляет собой значительное событие в  перечне  современных публикаций по этой проблеме.

Внимание почвоведов, геохимиков к микроэлементам почвы усилилось в середине 70-х годов в связи с усилением экологического направления в естественно – научных исследованиях, когда внимание было направлено на почвы техногенных ландшафтов, а микроэлементы стали называть «тяжелыми металлами».