Биогеохимия торфяных отложений Голоценового разреза Выдринского болота (южное Прибайкалье)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Детально исследованы керны бурения торфяных отложений Выдринского болота мощностью 4.4 м и возрастом 13.1 кал. тыс. л. , сложенные низинным, переходным и верховым типами торфа. Рассмотрены процессы постседиментационных превращений болотных отложений в ходе раннего диагенеза , изучено распределение элементов , образование аутигенных минералов и химический состав болотных вод . Деструкция органического вещества начинается уже в верхних интервалах торфа на ранних стадиях диагенеза. Пирограммы не имеют четко выраженных высокотемпературных пиков, “зачатков” макромолекулярной структуры керогена, что указывает на малую степень преобразованности органического вещества торфа. Выявлена высокая численность органотрофных, аммонифицирующих, нитрифицирующих, фосфатмобилизирующих микроорганизмов, незначительное число Fe- и Mn-окисляющих микроорганизмов, сульфатредуцирующих бактерий. Присутствие органотрофных микроорганизмов по всему разрезу указывает на то, что биогеохимические процессы цикла углерода охватывают всю толщу торфяной залежи. Малое количества S (II) свидетельствует о низкой интенсивности процессов сульфатредукции. Для низинного торфа характерны высокие содержания Si, Al, Fe, Ca, Sr, Ba, Zr, La и аномальные — Cu, Zn, что является следствием формирования болота в условиях богатого минерального питания. В зольной части переходного торфа отмечается снижение содержаний Si, Fe, Sr, Br, K Si, Ca, Ba, Cu, Zn и La, которое отражает постепенное ослабевание связи торфяной залежи с подстилающими породами. В приповерхностном горизонте верхового торфа отмечается увеличение содержаний K, Mn, Zn, Hg, Pb и As, что связано с ростом запыленности атмосферы и антропогенным воздействием на болотную экосистему в XX и XXI веках. Для болотных вод низинного торфа характерны высокие содержания основных ионов, Al, Fe, Mn, Sr, для переходного — снижение РОУ, SO 4 2 – , HCO 3 – , Al, Fe, Ni, Ca, Mg. Олиготрофная толща характеризуется развитием оксидов и гидроксидов Fe, для переходных торфов отмечается присутствие вивианита, а эвтрофная часть торфяной залежи включает родохрозит и сульфиды Fe, Cu, Zn.

Об авторах

А. Е. Мальцев

Институт геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: maltsev@igm.nsc.ru
Россия, проспект Академика Коптюга, 3, Новосибирск, 630090

В. А. Бобров

Институт геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН

Email: maltsev@igm.nsc.ru
Россия, проспект Академика Коптюга, 3, Новосибирск, 630090

Г. А. Леонова

Институт геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН

Email: leonova@igm.nsc.ru
Россия, проспект Академика Коптюга, 3, Новосибирск, 630090

Ю. И. Прейс

Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН

Email: preisyui@rambler.ru
Россия, Академический проспект, 10, Томск, 634055

М. А. Климин

Институт водных и экологических проблем ДВО РАН

Email: m_klimin@bk.ru
Россия, ул. Дикопольцева, 56, Хабаровск, 680000

В. А. Бычинский

Институт геохимии им. А. П. Виноградова СО РАН

Email: val@igc.irk.ru
Россия, ул. Фаворского, 1А, Иркутск, 664033

Список литературы

  1. Архипов В. С., Маслов С. Г. (1998) Состав и свойства типичных видов торфа центральной части Западной Сибири. Химия растительного сырья . 4 , 9–16
  2. Архипов В. С., Бернатонис В. К. (2013) Распределение кальция и железа в вертикальном профиле торфяных залежей таежной зоны Западной Сибири. Известия Томского политехнического университета . Гидрология. 323 (1), 173–178.
  3. Архипов В. С., Бернатонис В. К. (2015) Распределение марганца в торфяных залежах Томской области. Известия Томского политехнического университета. 326 (7), 27–35.
  4. Бамбалов Н. Н. (2013) Соотношение биотических и абиотических процессов при формировании торфяных и сапропелевых отложений. Междисциплинарный научный и прикладной журнал “Биосфера”. 5 (2), 211–222.
  5. Бобров В. А., Богуш А. А., Леонова Г. А., Краснобаев В. А., Аношин Г. Н. (2011) Аномальные проявления концентраций цинка и меди в торфянике верхового болота Южного Прибайкалья. ДАН . 439 (6), 784–788.
  6. Богуш А.А, Бобров В. А., Климин М. А., Бычинский В. А., Леонова Г.А, Кривоногов С. К., Кондратьева Л. М., Прейс Ю. И. (2019) Особенности формирования отложений и концентрирования элементов в профиле торфяника Выдринский (южное Прибайкалье). Геология и геофизика. 60 (2), 194–208.
  7. Бубина А. Б. (2010) Характеристика микрофлоры торфов эвтрофного болота. Вестник ТГПУ . 93 (3), 142–148.
  8. Буторова О. П., Козлова А. В., Герасимчук А. Л. (2010) Образование сульфидов меди Desulfovibrio sp. R2 в оптимальных температурных условиях. Вестник Томского государственного университета. Биология. 2 , 19–28.
  9. Веретенникова Е. Э. (2013) Содержание и распределение химических элементов в торфах южнотаежной подзоны Западной Сибири. География и природные ресурсы . 2 , 89–95.
  10. Веретенникова Е. Э., Курьина И. В., Дюкарев Е. А., Головацкая Е. А., Смирнов С. В. (2021) Геохимические особенности торфяных залежей олиготрофных болот южно-таежной зоны Западной Сибири. Геохимия . 66 (6), 562–576.
  11. Veretennikova E. E., Kuryina I. V., Dyukarev E. A., Golovatskaya E. A., Smirnov S. V. (2021) Geochemical Features of Peat Deposits at Oligotrophic Bogsin the Southern Taiga Subzone of West Siberia. Geochem. Int l . 59 (6), 618–631.
  12. Волков И. И. (1984) Геохимия серы в осадках океана. М.: Наука, 272 с.
  13. Волкова Е. М., Головченко А. В., Самощенкова Н. В., Музафаров Е. Н. (2010) Микробиологическая характеристика торфов Тульской области. Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. 1 , 204–214.
  14. Вишнякова Е. К., Миронычева-Токарева Н.П., Косых Н. П. (2012) Динамика разложения растений на болотах Васюганья. Вестник ТГПУ . 7 (122), 87–93.
  15. Вышемирский В. С., Ямковая Л. С. (1992) К диагенезу органического вещества. Новосибирск, 76 с.
  16. Геворгян С. А., Айрапетян С. С., Мартиросян Д. А. (2018) Определение сорбционной емкости торфа по Sr, Zn и Fe. Химический журнал Армении . 71 (1–2), 62–67.
  17. Головацкая Е. А., Никонова Л. Г. (2013) Разложение растительных остатков в торфяных почвах олиготрофных болот. Вестник Томского государственного университета. Биология . 3 (23), 137–151
  18. Гранина Л. З. (2008) Ранний диагенез донных осадков озера Байкал. Новосибирск: Академическое изд-во “Гео”, 156 с.
  19. Ефремова Т. Т., Ефремов С. П., Куценогий К. П., Онучин А. А., Переседов В. Ф. (2003) Биогеохимия Fe, Mn, Cr, Ni, Co, Ti, V, Mo, Ta, W, U в низинном торфянике на междуречье Оби и Томи. Почвоведение , 5 , 557–567.
  20. Иванова Е. С., Харанжевская Ю. А., Миронов А. А. (2017) Латеральное распределение и миграция химических элементов в водах болот бассейнов рек Бакчар и Икса (западная Сибирь). Вестник Московского университета. Серия 5. География . 4 , 55–64.
  21. Иванов М. В., Каравайко Г. И. (2004) Геологическая микробиология. Микробиология . 73 (5), 581–597.
  22. Инишева Л. И., Головченко А. В., Сергеева М. А. (2015) Биохимические процессы и газовый режим болот разного генезиса. Сибирский экологический журнал. 22 (4), 570–582.
  23. Карпов И. К. (1981) Физико-химическое моделирование в геохимии. Новосибирск, Наука, 246 с.
  24. Кизильштейн Л. Я. (1975) Генезис серы в углях. Р-Дону: Изд-во РГУ, 200 с.
  25. Ковалев В. А. (1985) Болотные минералого-геохимические системы. Минск: Наука и техника, 327 с.
  26. Козловская Л. С., Медведева В. М., Пьявченко Н. И. (1978) Динамика органического вещества в процессе торфообразования. Л.: Наука, 176 с.
  27. Ларгин И. Ф., Трошичева Т. В. (1966) Вторичные минеральные образования в растениях-торфообразователях. Калинин: Калининский политехнический институт.
  28. Лиштван И. И., Король Н. Т. (1975) Основные свойства торфа и методы их определения. Минск: Наука и техника, 319 с.
  29. Лиштван И. И., Базин Е. Т., Гамаюнов Н. И., Тереньтьев А. А. (1989) Физика и химия торфа. М.: Недра, 304 с.
  30. Леонова Г. А., Мальцев А. Е., Айсуева Т. С., Бобров В. А., Меленевский В. Н., Бычинский В. А., Мирошниченко Л.В (2022) Геохимия раннего диагенеза болотных отложений на примере голоценового разреза торфяника Дулиха (Восточное Прибайкалье). Геология и геофизика. 63 (6), 830–850.
  31. Лукашев К. И., Ковалев В. А., Жуховицкая А. Л., Хомич А. А., Генералова В. А. (1971) Геохимия озерно-болотного литогенеза. М.: Наука и техника, 280 с.
  32. Меленевский В. Н., Леонова Г. А., Бобров В. А., Каширцев В. А., Кривоногов С. К. (2015) Трансформация органического вещества в голоценовых осадках озера Очки (Южное Прибайкалье) по данным пиролиза. Геохимия . 60 (10), 925–944.
  33. Melenevskii V. N., Leonova G. A., Bobrov V. A., Kashirtsev V. A., Krivonogov S. K. (2015) Transformation of Organic Matterin the Holocene Sediments of Lake Ochki (South Baikal Region): Evidence from Pyrolysis Data. Geochem. Int. 53 (10), 903–921.
  34. Меленевский В. Н., Климин М. А., Толстокоров С. В. (2019) Диагенез органического вещества торфа по данным пиролиза Рок Эвал. Геохимия . 64 (2), 206–211.
  35. Melenevskii, V.N., Klimin, M.A., Tolstokorov, S.V. (2019) Diagenesis of Organic Matter in Peat: Rock–Eval Pyrolysis Data. Geochem. Int. 57 (2), 227–231.
  36. Намсараев Б. Б., Хахинов В. В., Турунхаев А. В. (2009) Болотные экосистемы перешейка полуострова Святой Нос. География и природные ресурсы . 4 , 66–71.
  37. Намсараев Б. Б., Земская Т. И. (2000) Микробиологические процессы круговорота углерода в донных осадках озера Байкал. Новосибирск: Изд-во СО РАН филиал “Гео”, 154 с.
  38. Раковский В. Е., Пигулевская Л. В. (1978) Химия и генезис торфа. М.: Недра, 231 с.
  39. Савельева А. В., Юдина Н. В., Инишева Л. И. (2010) Состав гуминовых кислот торфов разной степени гумификации. Химия твердого топлива . 5 , 21–25.
  40. Савичев О. Г. (2015) Геохимические показатели болотных вод в таежной зоне Западной Сибири. Известия РАН. Серия географическая . 4 , 47–57.
  41. Савичев О. Г., Шмаков А. В. (2012) Вертикальная зональность и внутригодовые изменения химического состава вод Тимирязевского болота (Томск, Западная Сибирь). Известия Томского политехнического университета . 320 (1), 156–172.
  42. Савичев О. Г., Гусева Н. В., Куприянов Е. А., Скороходова А. А., Ахмед-Оглы К.В. (2013) Химический состав вод Обского болота (Западная Сибирь) и его пространственные изменения под влиянием сбросов загрязняющих веществ. Известия Томского политехнического университета. 323 (1), 168–172.
  43. Савичев О. Г., Наливайко Н. Г., Рудмин М. А., Мазуров А. К. (2019) Микробиологические условия распределения химических элементов по глубине торфяной залежи в экосистемах восточной части Васюганского болота (Западная Сибирь). Известия Томского политехнического университета. 330 (9), 184–194.
  44. Семенов Е. И. (2002) Минералогический справочник. М.: ГЕОС, 214 с.
  45. Сергеева М. А., Инишева Л. И. (2008) Биохимические процессы в олиготрофных торфяных залежах Васюганского болота. Вестник ТГПУ . 4 (78), 57–63.
  46. Скороходова А. А., Савичев О. Г. (2013) Содержания и формы миграции меди и цинка в природных водах васюганского болота. Вестник Томского государственного университета. 368 , 166–172.
  47. Хахинов В. В., Намсараев Б. Б., Доржиева Г. С., Бурюхаев C. П. (2012) Гидрохимическая и микробиологическая характеристики болотных экосистем перешейка полуострова Святой Нос (озеро Байкал). География и природные ресурсы. 4 , 65–71.
  48. Ходжер Т. В. (2005) Исследование состава атмосферных выпадений и их воздействия на экосистемы Байкальской природной территории: автореф. дис. … докт. географических наук. Москва: ИСЭМ СО РАН, 12–28.
  49. Чудненко К. В. (2010) Термодинамическое моделирование в геохимии: теория, алгоритмы, программное обеспечение, приложения. Новосибирск, Академическое издательство “Гео”, 287 с.
  50. Шарова О. Г., Безрукова Е. В., Летунова П. П. (2015) Растительность и климат Танхойской подгорной равнины (южное побережье оз. Байкал) в позднеледниковье и голоцене. Известия Иркутского Государственного Университета . 11 , 86–102.
  51. Шварцев С. Л., Серебренникова О. В., Здвижков М. А., Савичев О. Г., Наймушина О. С. (2012) Геохимия болотных вод нижней части бассейна Томи (юг Томской области). Геохимия . 50 (4), 403–417.
  52. Shvartsev S. L., Serebrennikova O. V., Zdvizhkov M. A., Savichev O. G., Naimushina O. S. (2012) Geochemistry of wetland waters from the lower Tom basin, Southern Tomsk oblast. Geochem. Int. . 50 (4), 367–380.
  53. Шерышева Н. Г., Моров В. П. (2012) Динамика образования вивианита в накопительных культурах метанотрофных и водородокисляющих бактерий в процессе анаэробного Fe(III) восстановления. Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии. 21 (3), 16–24.
  54. Юдович Я. Э., Кетрис М. П. (2011) Геохимические индикаторы литогенеза (литологическая геохимия). Сыктывкар: Геопринт, 742 c.
  55. Юдович Я. Э., Кетрис М. П. (2014) Геохимия марганца. Изд-во: Геопринт, Сыктывкар, 540 с.
  56. Bezrukova E. V., Tarasov P. E., Kulagina N. V., Abzaeva A. A., Letunova P. P., Kostrova S. S. (2011) Palynological study of Lake Kotokel’ bottom sediments (Lake Baikal region). Russian Geology and Geophysics . 52 (4), 458–465
  57. Bobrov V. A., Maltsev A. E., Krivonogov S. K., Preis Yu. I., Klimin M. A., Leonova G. A. (2023) Peatland history under post-glacial climate changes in the southern Baikal region: Biogeochemical evidence from the Vydrino Bog (Tankhoi piedmont plain). Quaternary Int . 672 (30), 14–29
  58. Geostandards Newsletter. (1994) Elsevier, Netherland, Special Issue XVIII, 53.
  59. Goldstein G. I., Newbury D. E., Echlin P., Joy D. C., Fiori C., Lifshin E. (1981) Scanning electron microscopy and x-ray microanalysis. New York: Plenum Press, 235 p.
  60. Gstoettner E. M., Fisher N. S. (1997) Accumulation of Cadmium, Chromium, and Zinc by the Moss Sphagnum Papillosum Lindle. Water, Air, & Soil Pollution . 93 , 321–330.
  61. Helmer E. H., Urban N. R., Eisenreich S. J. (1990) Aluminum geochemistry in peatland waters. Biogeochemistry . 9 (3), 247–276.
  62. Lambers H., Chapin F. S., Pons T. L. (2008) Plant Physiological Ecology. Second Edition. Springer, 605 p.
  63. Leonova G. A., Maltsev A. E., Melenevsky V. N., Krivonogov S. K., Kondratyeva L. M., Bobrov V. A., Suslova M. Y. (2019) Diagenetic transformation of organic matter in sapropel sediments of small lakes (southern West Siberia and eastern Transbaikalia). Quaternary Int. 524 , 40–47.
  64. Li Yuan-hui. (1991) Distribution patterns of the elements in the ocean: A synthesis. Geochim. Cosmochim. Acta. 55 , 3223–3240.
  65. Mineralogy Database [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.webmineral.com, свободный. Загл. с экрана (дата обращения 15.05.2024).
  66. Phedorin М. А., Goldberg Е. L., Graehev М. А. (2000) The comparison of biogenic silica, Br and Nd distributions in the sediments of Lake Baikal as proxies of changing paleoclimates of the last 480 kyrю Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. А448 (1–2), 400–406.
  67. Rudmin M., Ruban A., Savichev O., Mazurov A., Dauletova A., Savinova O. (2018) Authigenic and Detrital Minerals in Peat Environment of Vasyugan Swamp, Western Siberia. Minerals . 8 , 500.
  68. Shotyk W., Cheburkin A. K., Appleby P. G., Fankhauserd A., Kramers J. D. (1966) Two thousand years of atmospheric arsenic, antimony and lead deposition in an ombrotrophic bog profile, Jura Mountains, Switzerland. Earth Planet. Scien. Letter . 145 , 1–7.
  69. Trudinger P. A., Lambert I. B., Skyring G. W. (1972) Biogenic sulfide ores: a feasibility study. Econ. Geol. 67 (8), 1114–1127.
  70. Zaccone C., Cocozza C., Cheburkin A. K., Shotyk W., Miano T. M. (2007) Enrichment and depletion of major and trace elements, and radionuclides in ombrotrophic raw peat and corresponding humic acids. Geoderma . 141 (3–4), 235–246.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024