ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РТУТИ В ТОРФЯНЫХ ЗАЛЕЖАХ БОЛЬШОГО ВАСЮГАНСКОГО БОЛОТА

Ляпина Е.Е.  

Исследовать содержание ртути в природных объектах важно не только из-за ее вездесущности, повышенной способности к перераспределению в различных средах и биоаккумуляции, но и широкого спектра негативного влияния не только на биологические компоненты, но и на человека, как в настоящее время, так в будущем.
Исследование распределения ртути производилось в торфяных профилях как нативных, так и антропогенно-нарушенных участках Большого Васюганского Болота.

Все исследованные глубинные профили содержания ртути в торфяных залежах имеют похожий вид, максимальные значения наблюдаются в верхней части профиля с последующим снижением, что свидетельствует об осаждении ртути из атмосферы [Данилова и др., 2010, Ляпина и др. 2007]. Концентрации ртути в придонных слоях соответствуют содержанию ртути в подстилающих породах.

Среднее содержание ртути в торфах нативных болотных экосистем значительно варьирует от 12 до 305 нг/г. Торфяники представляют собой совмещенный геохимический барьер — механический, кислородный, биогенный и сорбционный, на котором накапливаются многие химические элементы, в том числе и ртуть [Кот и др., 2010].
Пункты исследования на Бакчарском болоте расположены на геохимически сопряженном ландшафтном профиле [Васюганское болото, 2000], что позволяет провести оценку распределения ртути не только по глубине, но и по площади.
Наивысшие точки профиля БНР и БОТ характеризуются минимальными значениями ртути 75 и 99 соответственно, максимальными – заболоченный лес - 277 нг/г.

В торфяной залежи БНР отмечаются наименьшие значения ртути не только в среднем в торфяной залежи, но и в верхней метровой, где наиболее активно происходят процессы переноса и водообмена между горизонтами. Незначительное повышение концентрации ртути наблюдается на БВР, которая находится ниже, и возможно сюда происходит частичный вынос ртути. Более высокие концентрации наблюдаются в торфах БОТ, в сторону которого идет основной вынос ртути из БНР. Максимум в содержании ртути в торфяной залежи отмечаются в ЗБЛ (мощность торфа 20 см), где происходит концентрирование принесенной ртути.
Т.М. «Самара» относится к нативным болотным экосистемам. Торф т. м. «Самара» отличается высокой степенью разложения (25-35%), что оказывает существенное влияние на его способность накапливать ртуть. Это объясняет повышенные по сравнению с БНР и БОТ средние концентрации ртути, в 1,3 и 1,4 раза соответственно.
Наименьшее среднее содержание ртути выявлено в торфяной залежи ВНР (36 нг/г) т.м. «Васюганское»
Эвтрофное болото «Таган», его естественный участок, находится в непосредственной близости от г. Томска (13 км), поэтому наличие повышенного содержания ртути (305 нг/г) в торфах верхней части профиля связано, прежде всего, с антропогенным влиянием города. Антропогенно-нарушенный участок т.м. Таган в средних своих концентрациях значительно уступает естественному участку. Но скорее, всего это связано с тем, что он был осушен и верхняя часть торфа была выбрана, т.е. то, что теперь является верхняя часть торфяной колонки на самом деле гораздо старше, таковой на естественном участке.
В торфах т.м., испытывающих в той или иной степени антропогенную нагрузку, среднее содержание ртути по сравнению с торфами нативных болотных экосистем и варьируют в пределах от 24 до 85 нг/г (рис. 3).

Средние концентрации ртути в торфяных залежах т.м. «Сухое-Вавиловское» (24 нг/г) и «Васюганское» (47 нг/г) не только не превышают, но и в 2,5 и 1,3 раза ниже, чем в торфе БНВ нативного т.м. «Бакчарское». Здесь так же отмечается преобладание окислительных процессов в верхней части торфяной залежи для т. м. «Сухое-Вавиловское» и «Васюганское». Этим, а так же увеличившимся в индустриальный период потоком ртути из атмосферы и объясняются более высокие по сравнению с нижней частью профиля ее концентрации.
Рассматривая более подробно верхнюю часть профилей можно отметить резкое увеличение содержания Hg в верхних 35 см залежей. Такой вид графиков изменения концентрации ртути с глубиной говорит об антропогенном ее поступлении в торф в последние десятилетия, что подтверждается и другими исследователями.
Среднее содержание ртути в торфяных залежах Озерное и Салымо-Юганское  примерно в 2 раза выше по сравнению залежами не испытывающими влияние разработок месторождений нефти и газа [Замятина, 1975].
Согласно [Аладимиров и др., 1991, Головацкий и др., 2003, Дорожукова, 2000] в углеводородных газах и нефти содержатся значительные концентрации ртути, и, следовательно, месторождения нефти и газа ХМАО влияют на фоновые концентрации ртути. В торфяной залежи т.м. Озерное среднее содержание ртути соответствует таковому в торфяной залежи ХМАО, однако разброс полученных концентраций значительно больше и составляет от 28 до 255 нг/г.
Более детальный анализ верхнего слоя т.м. Озерное позволил выявить наличие трех пиков содержания ртути в торфе. Важнейшей особенностью распределения ртути в верхнем горизонте изученных торфяных месторождений является высокая вариабельность, минимальные и максимальные уровни ртути в торфяном покрове исследуемых территорий различаются в 10 раз.
Данные радиоуглеродного анализа (анализ проводился Институтом геохимии окружающей среды Национальной Академии Наук Украины, г. Киев) позволяют определить возраст верхней части профиля концентрации ртути т.м. «Озерное», составляющий 305+-70 лет на глубине 60 см. Образцы были отобраны в 2003 году, следовательно, на глубине 60 см мы имеем примерно 1700 г. - начало индустриализации, интенсивного развития промышленности, использования угля в качестве основного вида топлива на предприятиях и в быту, а значит и более интенсивного потока ртути в атмосферу, приходится как раз на это время. Значит, на глубине 20 см, следуя методу интерполяции, отмечается начало ХХ века. Этим можно объяснить выявленный первый максимум концентрации ртути (45 см, 243 нг/г). Отбор образцов торфа был произведен в 2003 году, методом интерполяции подсчитали, что глубина 20 см соответствует началу 20-го века. А значит второй (15 см, 179 нг/г) и третий (5 см, 255 нг/г) пик соответствуют 1925 и 1975 гг.
Максимум ртути 1925 года может быть следствием гражданской войны 1918-1920 гг., т.к. время жизни ртути в атмосфере около 3-х лет. Так же следует учитывать и процессы болотообразования, связанные с обсыханием и обводнением, что также вносит свой вклад в процессы перераспределения ртути в залежи. Максимум 1975 года скорее всего связан с началом добычи нефти и газа в Сибири (1970 г.).
Наличие повышенных (но не превышающих ПДК) концентраций Hg в болотных массивах Западной Сибири говорит о глобальном атмосферном переносе ртути. Профили содержания Hg сходные с полученными нами данными, обнаружены как в торфяных залежах в Патагонии, так и во льдах в Антарктиде, а также в других регионах мира [Biester H., 2000, Coggins A.M., 2006, Martlnez-Cortizas A., 1999]. Пиковые значения концентрации ртути возможно использовать для датирования отложений торфа.

Литература:

Васюганское болото: природные условия, структура и функционирование. Томск 2000. С. 136.
Головацкий Ю.А., Головацкая Е.А.Содержание ртути в эвтрофных болотах Томской области. Материалы второй научной школы “Болота и биосфера”. Томск. 2003. С.110-116.
Данилова В.Н., Хушвахтова С.Д., Ермаков В.В. Ртуть в плодовых телах макромицетов // Материала международного симпозиума «Ртуть в биосфере: эколого-геохимические аспекты». - М.: ГЕОХИ РАН, 2010, с. 271-275.
Дорожукова С.Л, Янин Е.П., Волох А.А. Природные уровни ртути в некоторых типах почв нефтегазоносных районов Тюменской области //Вестник экологии, лесоведения и ландшафтоведения. Вып. 1. Тюмень: Изд-во ИПОС СО РАН, 2000.-С. 157-161.
Замятина Б.Б., Агрохимические методы исследования почв, М., 1975, 94-95.
Владимиров А.М., Ляхин Ю.И., Матвеев Л.Т. и др. Охрана окружающей среды. Учебник для вузов. Л.:, Гидрометеоиздат, 1991. - 425с.
Инишева Л.И., Бернатонис В.К., Цыбукова Т.Н. Содержание микроэлементов в торфе Западно-Сибирского региона. / Торфяная промышленность, №1, 1991, с. 19-25.
Кот Ф.С., Матюшкина Л.А., Баканов К.Г. и др. Ртуть в городской среде промышленных центров Дальнего Востока // Материала международного симпозиума «Ртуть в биосфере: эколого-геохимические аспекты». - М.: ГЕОХИ РАН, 2010, с. 124-128.
Ляпина Е.Е., Головацкая Е.А., Прейс Ю.И. Содержание ртути в торфоболотных экосистемах Западной Сибири // Актуальные проблемы экологии и природопользования Сибири в глобальном контексте: Сборник статей в двух частях. Ч.2 / под ред. Кирпотина С.Н. - Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2007, с. 203-210.
Biester H., Kilian R., Hertel C., Schöler H.F. Elevated Mercury Concentrations in Southern Patagonian Peat Bogs – An Anthropogenic Signal // II-th Annual International Conference on Heavy Metals in the Environment (J. Nriagu, Editor), Contribution #1029. Universiti of Michigan, School of Public Health, Ann Arbor, MI, 2000 (CD-ROM).
Coggins A.M., Jennings S.G., Ebinghaus R. Accumulation rates of the heavy metals lead, mercury and cadmium in ombotrophic peatlands in the west of Ireland // Atmospheric Environment, № 40, 2006, p. 260-278.
Martlnez-Cortizas A., Pontevedra-Pombal X., Garcia-rodeja E. Mercury in Spanish peat bog: archive of climat change and atmocpheric metal deposition // Science, vol. 284, may 1999, p. 939-942.

Файл с полным текстом: Ляпина.doc