Динамика содержания тяжёлых металлов (Zn, Cd, Pb, Cu) в процессе разложения сфагнума на осушенных и постпирогенных участках олиготрофных болот

Евгения Александровна Головацкая; Лилия Гарифулловна Никонова; Дарья Андреевна Калашникова; Галина Владимировна Симонова

doi:10.31251/pos.v6i3.237

Авторы

Евгения Александровна Головацкая ФГБУН Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, Академический проспект, 10/3, г. Томск, 634055, Россия https://orcid.org/0000-0003-4354-7156
Лилия Гарифулловна Никонова ФГБУН Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, Академический проспект, 10/3, г. Томск, 634055, Россия https://orcid.org/0000-0003-1759-5082
Дарья Андреевна Калашникова ФГБУН Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, Академический проспект, 10/3, г. Томск, 634055, Россия https://orcid.org/0000-0003-2957-3745
Галина Владимировна Симонова ФГБУН Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, Академический проспект, 10/3, г. Томск, 634055, Россия

DOI:

https://doi.org/10.31251/pos.v6i3.237

Ключевые слова:

трансформация растительных остатков; тяжёлые металлы; биогеохимический цикл; пирогенные торфяники; осушенные торфяники; Западная Сибирь.

Аннотация

Цель исследования. Оценка динамики содержания тяжёлых металлов (Zn, Cd, Pb, Cu) в процессе разложения сфагнума Sphagnum fuscum L. на нативных, осушенных и постпирогенных участках олиготрофных болот.

Место и время проведения. Исследования проведены в 2018-2021 гг. на двух олиготрофных болотах: «Бакчарское» (стационар «Васюганье», ИМКЭС СО РАН) и «Иксинское», представляющих собой северо-восточные отроги Большого Васюганского болота и расположенные в Бакчарском районе Томской области.

Методы. Скорость разложения Sph. fuscum определили методом частично изолированных проб, широко используемым для изучения процессов трансформации растительного материала и торфа. В исходных и разложившихся образцах сфагнового очёса и торфяной почве (в слоях 0–10, 10–20, 20–30 см) определили зольность торфа по ГОСТ-11306-83. Содержание общих углерода и азота в образцах торфа (до 30 см от поверхности) и растительных остатков определили совместно с выполнением изотопного состава с помощью EA-IRMS (элементный анализатор/масс-спектрометрия изотопного отношения). Содержание тяжёлых металлов (Zn, Cd, Pb, Cu) в образцах торфа и растительных остатков определили методом инверсионной вольтамперометрии.

Основные результаты. Трёхлетний эксперимент по разложению Sph. fuscum в четырёх экосистемах (естественной – участок VASnat, осушенной – участок VASdry, постпирогенных – участки Iksa 1 и Iksa2) показал, что влияние пожара сказывается на скорости разложения: в среднем потери массы на постпирогенных участках ниже в 1,4–1,6 раза по сравнению с естественным. Практически для всех участков выявлена связь между потерей массы и содержанием тяжёлых металлов (ТМ), за исключением кадмия в течение первого года эксперимента. Содержание всех элементов в растительных остатках сфагновых мхов снижалось в процессе разложения на всех исследуемых участках. Во время разложения мха зафиксирована схожесть высвобождения биогенных элементов меди и цинка на осушенном и постпирогенных участках (VASdry, Iksa1, Iksa2), в то время как для кадмия и свинца, не относящихся к биогенным элементам, подобной схожести высвобождения не зафиксировано.

Заключение. Влияние торфяных пожаров проявилось в снижении скорости разложения растительных остатков Sph. fuscum. Выявлена стадийная динамика содержания тяжёлых металлов в растительных остатках: на самом начальном этапе происходит высвобождение ТМ, на второй и третий годы в отдельных случаях отмечается их накопление, однако к концу эксперимента для всех элементов наблюдался высвобождение ТМ при разложении сфагнового очёса.