- Разработана методология изучения эвапотранспирационной миграции химических элементов в ландшафтах. На основании проведенных исследований раскрыты ее закономерности в ландшафтах Северного, Среднего и Южного Урала, которые позволяют объяснить направленность происходящих процессов.
- Выявлены закономерности аэрального массопотока в системе «тропосфера - растительность - почва» применительно к природным условиям Урала. Впервые определены количественные параметры суммарных атмосферных выпадений большинства элементов на Урале. Установлено, что в таежных ландшафтах ежегодно поступает из атмосферы на 1 км2: Са и K - 1000 × n кг; Mg, S, Na, Fе, Si и Мn - 100 × n кг; Al, P, Sr, Ba, Zn, Cu - 10 × n кг; B, Pb, Ti, Cr, Ni и других элементов - n кг; V, Cd, As, Se и других элементов - 100 × n г. Представители группы редких земель и некоторые другие элементы поступают в таежные ландшафты в количестве, измеряемом 1 × n-10 × n г/км2 · год. Приведенные значения характеризуют поток атмосферных выпадений, усиленный взаимодействием с растительным компонентом. Обнаружены сезонные количественные отличия аэрального массопотока. Выпадения большинства элементов за теплый период года превосходят значения холодного периода в n раз - на порядок. Суммарное выпадение элементов в теплый период года составляет 92 % годового массопотока. Указанный тренд закономерен: зимой активность живого вещества значительно замедляется, соответственно ослабевает воздействие полога леса на атмосферные выпадения и уменьшаются масштабы аэрального потока продуктов эвапотранспирации. Сезонный тренд указывает на важную роль биоклиматических факторов в рассматриваемом массопотоке. Вблизи источников загрязнения атмосферного воздуха, в отличие от исследуемого фонового района, сезонные тренды могут быть обусловлены явлениями чисто техногенного характера (флуктуациями выбросов поллютантов в атмосферу) или изменениями природных процессов, которые накладываются на существующую техногенную основу (например, меняется роза ветров). Установлены и проанализированы сезонные различия влияния древесных растений на состав атмосферных выпадений: в холодное время года данное влияние проявляется нестабильно. Трансформация атмосферных выпадений пологом леса в теплый период года усиливается.
- Определены особенности геохимии эвапотранспирации в ландшафтах таежной и степной зон Урала. Впервые выявлены масштабы аэрального потока продуктов эвапотранспирации в системе «почва - растительность - тропосфера» применительно к природным условиям Урала. Установлено, что в таежных ландшафтах Урала ежегодно с 1 км2 мобилизуется в атмосферу: Са, S, Na и K - 100 × n кг, Fе, Mg, Si и Al - 10 × n кг, P, Mn, B, Sr, Ba, Zn и Cu - n кг, Ti, Br, Cr, Pb, Se, Ni - 100 × n г, Li, Zr, Sc, V, Sb, Ag, Cd, Sn, As, Ga, Hg и Со - 10 × n г. Многие рассеянные элементы переносятся в количестве, измеряемом 0,1- 1 × n г/км2 · год.
- Изученный поток суммы анализируемых элементов в таежных ландшафтах составляет 27-33 % от таких значимых процессов, как атмосферные выпадения и вынос с речным стоком соответственно. - Обнаружено, что в массопотоке, вызванном эвапотранспирацией, возрастает относительное значение тяжелых металлов и близких им элементов, массы которых невелики, по сравнению с участием их масс в биологическом круговороте. Возможно, это свидетельствует о выработанном растениями в процессе эволюции механизме избавления от токсичных элементов путем транспирации. Установлена связь состава конденсатов эвапотранспирационных выделений с местоположениями изученных участков. Констатировано увеличение концентраций элементов в конденсатах горно-таежного пояса по сравнению с подгольцовым, что объясняется биоклиматическими факторами. Как следствие, значения аэрального потока продуктов эвапотранспирации применительно к большинству элементов в горно-таежном поясе в несколько раз превышают соответствующие значения для подгольцового пояса (по сумме элементов в 2,7 раза). Определен относительный вклад лесных ярусов в аэральный поток продуктов эвапотранспирации. В горно-таежном поясе эвапотранспирация травяно-кустарничкового яруса составляет 92 %, древесного яруса - 8 % от общего массопотока. Соответствующие параметры подгольцового пояса принципиально иные: в нем эвапотранспирация травяно-кустарничкового яруса составляет 42 %, древесного яруса - 58 % от общего массопотока.
- Выявлены зональные различия аэральной миграции химических элементов в пределах Урала. Атмосферный массопоток большинства элементов в степных ландшафтах больше в n раз, чем в таежных, соответственно суммарное значение выпадений элементов отличается в 1,9 раза. Поток масс элементов, вызванный эвапотранспирацией, в степных ландшафтах меньше в n раз, чем в таежных, соответственно суммарное значение транспорта элементов отличается в 3,4 раза.
- Установлено, что аэральный поток продуктов эвапотранспирации является необходимой частью баланса мигрирующих масс элементов, являясь своеобразным «разгрузочным механизмом» функционирования геосистем. При этом поток вещества, вызванный эвапотранспирацией, вовлекается в следующий биогеохимический цикл. В среднетаежных ландшафтах Северного Урала величина аэрального потока продуктов эвапотранспирации применительно к сумме элементов имеет порядок 1,7 т/км2 · год. В степных ландшафтах Южного Урала этот же параметр оценивается величиной порядка 0,5 т/км2 · год.
2) Мельчаков Ю.Л. Атмосферная миграция химических элементов на Урале: монография / Екатеринбург: Урал. гос. пед. ун-т, 2005. — 420 с. 26,4 п.л.
3) Алещукин Л.В., Волков С.Н., Добровольский В.В. и др. Геохимия природных и техногенно измененных биогеосистем: коллективная монография под ред.
проф. В.В. Добровольского — М.: Прометей, 2003. 228 с. – 14,25 п.л. (авт. вклад статьи: Мельчаков Ю.Л., Учватов В.П., Суриков В.Т., Поляков Е.В. Фитогенный атмосферный массообмен: количественная оценка потоков «растительность — атмосфера» // С. 112—161.– – 3,6 п.л. - 25%). Доля участия Мельчакова Ю.Л.- 3,0 п.л. - 83%.
Статьи в центральных журналах (из Перечня, рекомендованного ВАК РФ):
4) Мельчаков Ю.Л. Роль эвапотранспирации в системе миграционных потоков химических элементов (на примере Северного Урала) // Вестник МГУ. Сер. География. 2009. № 3. С. 26—33. - 0,8 п.л.
5) Мельчаков Ю.Л. Балансы элементов и роль эвапотранспирационного массопереноса в ландшафтах Северного и Южного Урала // Известия РГО. 2005б. Т. 137. Вып. 5. С. 69—79. - 0,9 п.л.
6) Мельчаков Ю.Л. Сравнительно-географические особенности массопереноса эвапотранспирационных выделений таежной и степной растительности Урала // Вестник МГУ. Сер. География. 2006. № 4. С. 55—61. - 0,8 п.л.
7) Мельчаков Ю.Л. Закономерности элементопереноса в системе «почва — атмосфера» (на примере Северного Урала) // Литосфера. 2008. № 2. С. 133—138. - 0,5 п.л.
8) Мельчаков Ю.Л., Суриков В.Т. Роль биогеохимических процессов в массопереносе химических элементов с атмосферными осадками (на примере Северного Урала) // География и природные ресурсы. 2007. № 1. С. 83—90. - 0,6 п.л. (авт. вклад – 75%).
9) Мельчаков Ю.Л. К проблеме эколого-геохимического значения эвапотранспирации // Экология. 2008. № 5. С. 390—393. - 0,3 п.л.
10) Мельчаков Ю.Л., Суриков В.Т. Сравнительная оценка интенсивности эвапотранспирационного массоэлементопереноса в таежных ландшафтах Северного и Среднего Урала // Экология. 2006. № 1. С. 74—76. - 0,4 п.л. (авт. вклад – 75%).
11) Mel’chakov Yu. L. On Ecological and Geochemical Significance of Evapotranspiration // Russian Journal of Ecology. 2008. V. 39. N 5. P. 371—374. - 0,3 п.л.
12) Mel’chakov Yu. L., Surikov V.T. Comparison of the Intensities of Evapotranspiration Mass Element Transfer in Taiga Landscapes of the Northern and Middle Urals // Russian Journal of Ecology. 2006. V. 37. N 1. P. 70—72. - 0,4 п.л. (авт. вклад – 75%).
13) Мельчаков Ю.Л., Учватов В.П., Квашнина А.Е. и др. Исследование геохимических потоков в фоновых ландшафтах Северного Урала // География и природные ресурсы. 2004. № 4. С. 74—78. - 0,6 п.л. (авт. вклад – 67%).
14) Мельчаков Ю.Л. Соотношение атмосферной и водной миграции с биологическим круговоротом тяжелых металлов в горно-лесном ландшафте // Научные доклады высшей школы. Биологические науки. 1989б. № 9. С. 28—32. - 0,6 п.л.
15) Мельчаков Ю.Л. Аэрозольное поступление тяжелых металлов в южнотаежные ландшафты Среднего Урала // Экология. 1985. № 2. С. 80—82.-0,2 п.л.
16) Мельчаков Ю.Л. Сезонная динамика водной миграции тяжелых металлов в условиях техногенного загрязнения // География и природные ресурсы, 1990б, № 2. С. 47—49. - 0,3 п.л.
17) Мельчаков Ю.Л. Загрязнение воздушного бассейна неприоритетными для данного типа техногенеза химическими элементами // География и природные ресурсы. 1992, № 1. С. 35—39. - 0,3 п.л.
Статьи в журналах и сборниках:
18) Добровольский В.В., Мельчаков Ю.Л. Динамика массообмена металлов в ландшафтно-геохимических условиях Среднего Урала // Труды биогеохимической лаборатории АН СССР. М.: Наука, 1990. Т. ХХI. С. 89—99. - 0,9 п.л. (авт. вклад – 78%).
19) Мельчаков Ю.Л. Геоэкология эвапотранспирационных потоков химических элементов (на примере Урала). // География и современные проблемы естественнонаучного познания: Материалы Всероссийской научно-практической конференции. Екатеринбург, 2009. С. 107—111. - 0,3 п.л.
20) Mel’chakov Yu. L. Some regularities of аtmospheric biogeochemical cycles of chemical elements // Ecologica. 2009. N 56. P. 50—56. 0,4 п.л.
21) Мельчаков Ю.Л. Масштабы эвапотранспирационного элементопереноса в фоновых условиях и в зоне техногенного загрязнения // Экологическая геология: научно-практические, медицинские и экономико-правовые аспекты: Материалы Международной научной конференции. Воронеж, 2009. С. 38—41. - 0,3 п.л.
22) Mel’chakov Yu. L. The Regional Pollution by Mass Element Transfer in System “Soil – Plants – Atmosphere”. // International Conference on Globalization and Environment. Belgrade, 2009. Р. 41—45. - 0,3 п.л.
23) Mel’chakov Yu. L. The Ecological and Geochemical Effect of Evapotranspiration in Taiga Landscapes of the Urals. // International Conference on Globalization and Environment. Belgrade, 2009. Р. 50—53. - 0,3 п.л.
24) Мельчаков Ю.Л., Квашнина А.Е., Возьмитель К.А., Суриков В.Т., Поляков Е.В. Количественная оценка атмосферной составляющей баланса вещества в горных ландшафтах Северного Урала // Тр. гос. заповедника «Денежкин Камень». Вып. 2. Екатеринбург: Академкнига, 2003. С. 94—101. - 0,8 п.л. (авт. вклад – 80%).
25) Мельчаков Ю.Л., Суриков В.Т., Поляков Е.В. Влияние химизма горных пород на фитогенную атмосферную миграцию элементов // Александр Гумбольдт и исследования Урала: Материалы российско-германской конференции 20—21 июня 2002 г., Екатеринбург, 2002 г. С. 143—150. - 0,5 п.л. (авт. вклад –60%).
26) Мельчаков Ю.Л., Суриков В.Т., Поляков Е.В. Побережнюк С.В. Временная изменчивость фитогенной миграции элементов в южнотаежных ландшафтах Среднего Урала // Александр Гумбольдт и исследования Урала: Материалы российско-германской конференции. Екатеринбург, 2002. С. 150—155. - 0,4 п.л. (авт. вклад –50%).
27) Мельчаков Ю.Л., Ремез В.П., Пушкарева Т.А. Шлейнов Б.Б. Провинциальные особенности распределения элементов в пределах Уральской горной страны // Урал в научных исследованиях на географо-биологическом факультете УрГПУ. Екатеринбург, 2001. С. 63—66. - 0,2 п.л. (авт. вклад –75%).
28) Mel’chakov Yu. L. The Research of Mass Element Transfer in System “Soil – Plants – Atmosphere” (the North and Middle Urals) // International Scientific Quality of Air Protection 2008, Belgrade, 2008. P. 127—130. - 0,3 п.л.
29) Мельчаков Ю.Л., Суриков В.Т. Визуальные наблюдения за воздушной средой Урала для определения источников природных и техногенных загрязнений // Исследовано в России. 2004. № 74. С. 812—821. - 0,6 п.л. (авт. вклад –67%).
30) Мельчаков Ю.Л., Суриков В.Т. Суриков В.Т., Поляков Е.В. Методические подходы к количественной характеристике движения масс элементов в системе «растительность – атмосфера» // Урал в научных исследованиях на географо-биологическом факультете УрГПУ. Екатеринбург, 2001б. С. 58—61. - 0,2 п.л. (авт. вклад –75%).
31) Добровольский В.В., Мельчаков Ю.Л. Атмосферные выпадения сульфат-иона, никеля и кобальта в ландшафтах Среднего Урала // Геохимические исследования в лесных и тундровых ландшафтах: межвузовский сборник научных трудов. М., 1986. С. 61—67. - 0,4 п.л. (авт. вклад –75%).
Учебно-методические материалы:
32) Мельчаков Ю.Л. Окружающая среда: контроль и рекомендации. Ч.1. / Екатеринбург: Урал. гос. пед. ун-т, 1999. — 58 с. - 5,5 п.л.