Микробиологические условия распределения химических элементов по глубине торфяной залежи в экосистемах восточной части Васюганского болота (Западная Сибирь)

Abstract

Актуальность определяется необходимостью учета взаимосвязей между распределением химических элементов по глубине торфяной залежи, процессами формирования, эволюции и деградации болот при решении целого ряда фундаментальных и прикладных задач изучения, использования и охраны болот. Цель: оценка микробиологических условий распределения химических элементов по глубине торфяной залежи и выявление связей между геохимическими и микробиологическими показателями торфов в восточной части Васюганского болота. Методы: методы химического и микробиологического анализа (включая масс-спектрометрический с индуктивно связанной плазмой), статистические методы. Результаты и выводы. Выполнен химический, минералогический и микробиологических анализ проб торфов и минерального грунта, отобранных 09.11.2018 г. в восточной части Васюганского болота (граница водораздела рек ключ и Гавриловка – элементов речной сети: (Ключ–Бакчар; Гавриловка–Икса) – Чая–Обь; внутриболотные экосистемы: олиготрофный грядово-мочажинный комплекс, гряда; олиготрофное сосново-кустарничково-сфагнового болота – рям; мезотрофное сосново-кустарничковое болото на границе ряма с заболоченным лесом – мезотрофная окраина. Показано, что, во-первых, болотная микрофлора является очень важным фактором распределения химических элементов по глубине торфяной залежи в различных внутриболотных экосистемах восточной части Васюганского болота. Вероятность накопления в торфах малорастворимых соединений кальция, железа и редкоземельных элементов возрастает по мере усиления анаэробных условий развития болотной микрофлоры, определяющих увеличение рН болотной среды до 7,8 и выше, что приводит к смещению карбонатного равновесия и выпадению малорастворимых соединений кальция. Во-вторых, возможность выведения из раствора гидроксидов железа является характерной особенностью геохимии торфяных болот на фоне незначительной, но постоянно наблюдаемой активности железобактерий, образующих гидроксиды железа. В-третьих, вследствие сорбционных процессов на гидроокислах железа (и малорастворимых соединениях кальция в нижних слоях торфяной залежи) происходит осаждение гидроокислов, фосфатов и карбонатов (возможно – сульфатов и сульфидов) ряда микроэлементов, включая редкоземельные элементы.

Relevance of the research is determined by the necessity to account the interrelations between distribution of chemical elements on peat deposit depth, formation, evolution and degradation of bogs when solving a number of fundamental and applied problems of study, use and protection of bogs. The aim of the research is the estimation of microbiological conditions of chemical elements distribution on peat deposit depth and revealing of relations between geochemical and microbiological parameters of peats in east part of the Vasyugan swamp. Methods: methods of chemical and microbiological analysis (including MS-ICP), statistical methods. Results and conclusions. The authors have carried out chemical, mineralogical and microbiological analysis of peats and mineral ground samples. The samples were selected on the 9 of November, 2018 in east part of the Vasyugan swamp (border of a watershed of the Klyuch and Gavrilovka rivers which are the elements of a river network («Klyuch-Bakchar; GavrilovkaIksa-Chaya-Ob»; intraswamp eco- logical systems: the oligotrophic hollow-ridge complex, a ridge; the oligotrophic pine-dwarf-shrub-sphagnum raised bog (ryam), the mesotrophic border of an oligotrophic bog). It is shown that, first, the swamp microflora is a very important factor of chemical elements distribution on peat deposit depth in various intraswamp ecosystems in east part of the Vasyugan swamp. The probability of accumulation insoluble compounds of calcium, iron and rare earth elements in peats grows in amplification of microflora development unaerobic conditions. These factors determine increase of рН up to 7,8 and higher, that results in displacement carbonate balance and loss of in- soluble calcium compounds. Second, the opportunity of iron hydroxides removing from a solution is the prominent feature of geochemistry of peat bogs on a background insignificant, but constantly observable activity of iron bacteria, which formed iron hydroxides. Thirdly, owing to sorption (and insoluble calcium compounds in the bottom layers of a peat deposit) hydrooxides, phosphates and carbonates (possibly sulfates and sulfides) of some microelements, including rare earth elements, are precipitated on iron hydrooxides.