Динамика химического состава вод постпирогенных болот в условиях лесотундры и тайги Западной Сибири

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью оценки изменений химического состава природных вод под влиянием пирогенного фактора. Цель: исследование химического состава вод постпирогенных участков болот в лесотундровой и таежной зонах Западной Сибири, анализ условий его формирования и закономерностей пространственной вариации в зависимости от степени выгорания поверхности. Объекты: Васюганское болото, Усть-Бакчарское болото, плоскобугристое болото у с. Пангоды. Методы. Лабораторное определение химического состава болотных вод проводилось методами титриметрии, спектрофотометрии, пламенной фотометрии в Лабораторно-аналитическом центре Сибирского научно-исследовательского института сельского хозяйства и торфа - филиале Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий РАН. Анализ содержания в пробах Cu, Pb, Cd, Zn, P, Mn производился методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MC) в Химико-аналитическом центре «Плазма». Статистическая обработка данных проводилась с применением непараметрического критерия Уилкоксона, кластерного анализа и метода главных компонент. Результаты. Исследования показали, что индикатором влияния пирогенного фактора на химический состав болотных вод является повышение рН, минерализации и концентраций K+ , SO4 2- , а также Са2+ , Mg2+ , HCO3 - , Feобщ, NO3 - , P, Mn, Zn, Cd, Cu, Pb. В процессе восстановления болота после пожара и минерализации верхних выгоревших слоев торфяной залежи в водах отмечается постепенное повышение концентраций NH+ 4, Сорг и ХПК. Анализ данных по химическому составу показал более высокие - в 4-16 раз - концентрации Са2+ , Mg2+ , K+ , Na+ , NH+ 4, NO3 - , Feобщ, HCO3 - , Сорг и ХПК, P, Mn, Cu, Zn, Cd, Pb в водах плоско бугристого болота в лесотундре в сравнении с пробами вод, отобранными на выгоревших участках верховых болот таежной зоны Западной Сибири. Факторный анализ показал, что ведущим фактором формирования химического состава вод является степень выгорания поверхности, температура воды и уровни болотных вод. Таким образом, исследования показали, что химический состав вод постпирогенных болот во многом зависит от степени выгорания поверхности, исходных генетических особенностей болота и времени, прошедшего после пожара. The relevance of the study is caused by the need to assess changes in waters chemical composition of mires under the influence of the pyrogenic factor. The aim: to study mire water chemistry of post-fire areas in the forest-tundra and taiga zones of Western Siberia, to analyze the conditions for its formation and patterns of spatial variation depending on the degree of surface burnout. Objects: Great Vasyugan Mire, Ust-Bakchar bog, palsa mire near Pangody village. Methods. Laboratory analysis of the water chemical composition was carried out by titrimetry, spectrophotometry, and flame photometry at the Laboratory and Analytical Center of the Siberian Research Institute of Agriculture and Peat. Analysis of Cu, Pb, Cd, Zn, P, Mn content in water samples was carried out by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) at the Plasma Chemical Analytical Center. Statistical data processing was carried out using the nonparametric Wilcoxon test, cluster analysis, and principal component analysis. Results. Studies have shown that an indicator of the influence of the pyrogenic factor on the water chemistry is an increase in pH, total dissolved solids and concentrations of K+ , SO4 2- , as well as Са2+ , Mg2+ , HCO3 - , NO3 - , Fetotal, P, Mn, Zn, Cd, Cu, Pb. During the selfrestоratiоn of mires after the fire, a gradual increase in the concentrations of NH+ 4, DOC and COD is noted in the waters. Analysis of the data showed 4-16 times higher concentrations of Са2+ , Mg2+ , K+ , Na+ , NH+ 4, NO3 - , Fetotal, HCO3 - , DOC and COD, P, Mn, Cu, Zn, Cd, Pb in the waters of palsa mire in the forest-tundra zone in comparison with water samples taken in the burnt areas in the taiga zone of Western Siberia. Factor analysis showed that the leading factor in the formation of water chemistry is the degree of surface burnout, water temperature, and water table levels. Thus, studies have shown that the water chemistry of post-fire mires largely depends on the degree of surface burnout, the initial genetic characteristics of the mire, and the time elapsed after the fire.