Научная статья на тему 'Комплексная оценка содержания редких элементов в торфяном сырье единого болотного ландшафта'

Комплексная оценка содержания редких элементов в торфяном сырье единого болотного ландшафта Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
116
33
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Химия растительного сырья
Scopus
ВАК
AGRIS
CAS
RSCI
Область наук

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Цыбукова Т. Н., Инишева Л. И., Тихонова О. К., Зейле Л. А., Юсубов М. С.

Методом нейтронно-активационного анализа было установлено содержание 15 редких элементов в системе растения-торфообразователи торфяная залежь болотные воды (Западная Сибирь, Васюганское болото). Отмечено их различное накопление в разных геохимических зонах. Установлено, что концентрация практически всех элементов в торфе значительно выше, чем в багульнике.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Комплексная оценка содержания редких элементов в торфяном сырье единого болотного ландшафта»

Химия растительного сырья. 2001. №4. С. 103-106.

УДК 552.577:543.53

КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА СОДЕРЖАНИЯ РЕДКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ТОРФЯНОМ СЫРЬЕ ЕДИНОГО БОЛОТНОГО ЛАНДШАФТА

© Т.Н. Цыбукова1\ Л.И. Инишева2, О.К. Тихонова1, Л.А. Зейле1, М.С. Юсубов1

1 Сибирский медицинский университет, Московский тракт, 2, Томск, 634050 (Россия) e-mail: yusubov@mail.ru

2Сибирский НИИ торфа СО РАСХН, Томск, 634050 (Россия)

Методом нейтронно-активационного анализа было установлено содержание 15 редких элементов в системе растения - торфообразователи - торфяная залежь - болотные воды (Западная Сибирь, Васюганское болото). Отмечено их различное накопление в разных геохимических зонах. Установлено, что концентрация практически всех элементов в торфе значительно выше, чем в багульнике

Введение

Широкое распространение торфов на территории Западной Сибири, высокая ценность данного органического сырья определяют необходимость комплексного подхода к использованию торфяных ресурсов. Торф используется для производства различных видов органических удобрений, тепличных грунтов [1]. Широко известны адсорбционные свойства торфа, благодаря которым он представляет многих современных сорбентмелиорантов [2]. Препараты из торфа используют в бальнеологии (лечение кожных, стоматологических, гинекологических заболеваний) [3].

Растения-торфообразователи представляют большой интерес для исследований. Так, багульник болотный характеризуется наличием целого ряда биологически активных веществ, которые обусловливают его разностороннюю фармакологическую активность [4].

Элементный анализ болотных экосистем необходим не только для установления содержания наиболее важных биогенов, но и для экологической оценки природного сырья [5].

В ранее опубликованных работах [6, 7] были представлены результаты элементного анализа западносибирских торфов различного ботанического состава (всего около 2 тысяч образцов) и выявлены закономерности, характерные для торфов таежной зоны.

В работе [8] был проведен анализ системы: растения-торфообразователи - торфяная залежь -болотные воды (Западная Сибирь, отроги Васюганского болота) на содержание 16 элементов. Среди них: Na, Ca, Fe, биогенные, токсичные, радиоактивные. Было отмечено различное накопление элементов в различных геохимических зонах болота. Определение редких элементов Se, La, Hf, Sm и других в торфяном сырье представляет значительный интерес, т. к. дает более полное представление о его составе, свойствах и возможности применения по экологическим показателям в лечебных целях.

Данная работа является продолжением наших исследований по изучению микроэлементного состава, в частности содержанию редких элементов единой болотной экосистемы: растения-торфообразователи -торфяная залежь - болотные воды.

* Автор, с которым следует вести переписку.

Экспериментальная часть

Для комплексной оценки торфяного сырья единого болотного ландшафта на содержание редких элементов были выбраны отроги Васюганского болота (п. Полынянка Бакчарского района). Район исследования характеризуется следующими биогеоценозами: осоково-кустарничково-сфагновая (низкий рям, высокий рям), осоково-сфагновая топь (соответственно п.п. 2, 3, 5). Все биогеоценозы расположены в бассейне реки Ключ, они формируются за счет стока с болот. Основным источником питания этого водотока являются болотные воды отрогов Васюганского болота. Методом нейтронно-активационного анализа (НАА) [8] было установлено содержание 15 редких элементов в системе растения -торфообразователи - торфяная залежь - болотные воды.

В этих пунктах были отобраны образцы торфа в слое 0-50 см. Ботанический состав определяли микроскопическим методом (табл. 1).

На этих же биогеоценозах из колодцев были взяты болотные воды и вода реки Ключ. В пункте 2 также были отобраны образцы растений-торфообразователей: доминанты сфагнум - фускум, багульник (Ledum palustre L.) сем. Ericaceae. Последний разделен на две фракции: листья и стебли, их анализ проводился отдельно.

Для исследования элементного состава образцов использовали нейтронно-активационный анализ (НАА); работу проводили на ядерном реакторе «Спутник», г. Томск. Пробу облучали потоком нейтронов при плотности 2-1013 нейтр/(см2-с) в течение 12 ч. Наведённый у-спектр исследовали дважды: среднеживущие изотопы определяли через 7-9 суток, долгоживущие - через 25 суток.

Обсуждение результатов

Из таблицы 2 видно, что концентрация всех элементов в торфе и мхе значительно выше, чем в стеблях и листьях багульника. Содержание всех элементов (кроме Rb) в торфе выше, чем во мхе. Содержание элементов в листьях багульника больше, чем в стеблях. Таким образом, по ряду стебли багульника - листья багульника - мох - торф концентрация элементов возрастает (за исключением Rb).

Для определенных ранее Na, Ca, Fe, Zn, Ba, Sr, Hg, Se, Sb, Au, Ag, U, Th были установлены аналогичные закономерности [8]. Исключение составили Cr и Br, для которых была отмечена высокая степень концентрации в стеблях багульника: в 1,5-2 раза выше, чем в торфах. Также ранее установили, что мох не всегда концентрирует элементы лучше, чем багульник, поэтому в работе [8] мох не вошел в ряд: стебли багульника - листья багульника - торф, выведенный по росту концентраций элементов.

Анализ торфов показал, что все редкие элементы лучше концентрируются в п. 2, чем в п. 5, это было отмечено в [8] и для других исследованных элементов. Пункт 2 - это окрайка торфяного болота, наиболее низкая его часть, именно сюда направлен поток поверхностных склоновых и внутриболотных вод, потому этот район болота играет роль геохимического барьера и соответственно концентрация всех рассмотренных элементов в нем максимальна. Для п. 3 эта тенденция не прослеживается, можно только отметить, что содержание Rb, Hf, Sc, La, Се, Sm, Yb, Th в этой точке отбора минимально по сравнению с п.п. 2 и 5.

Анализ плотного остатка болотных вод показал, что содержание всех редких элементов (кроме Rb и Cs) сравнимо для п.п. 2, 3, 5, т. е. процесс концентрирования рассматриваемых элементов в потоке от центра болота к руслу реки Ключ отсутствует.

Данные, приведенные в таблице 2, получены усреднением четырех параллельных определений и обработаны методом математической статистики [9, 10]. В таблице 3 приведены результаты статистической обработки количественного содержания некоторых элементов, определенных в торфе (п. 2). Анализ таблицы 3 свидетельствует о корректности приводимых данных по элементному анализу и о возможности применения метода НАА в подобных исследованиях.

Таблица 1. Ботанический состав и степень разложения торфов

Пункт наблюдения Глубина, см Вид торфа Степень разложения, % Содержание растений, %

п. 2 0-25 медиум торф 5 Кустарник 5

Брк. magellan 60

Брк. ащизі /оі. 35

25-50 пушицево- 35 сосна 5

сфанговый кустарник 5

пушица 25

зрк. magellan 50

зрк. angust./оі. 10

с. rostata 5

с. lasiocarpa +

п. 3 0-50 фускум-торф 5 кустарник +

сфагнум фускум 85

ЯиЬиз сквт. 5

Брк. magellan 10

п. 5 0-100 комплексный 5 С. limisa +

сфагнум Брк. majus 30

Брк. magellan 30

Брк. papulosum 15

Брк. /lexuosum 25

Таблица 2. Содержание микроэлементов в исследованных образцах

Элемент (% -10-4) Образцы ЯЪ С8 ИГ Та Бе Ьа Се Ш Бт Ей ТЪ УЪ Ьи ТИ и

£ тени ас Рч Листья багульника Стебли багульника Мох 7,78 1,88 15,64 0,15 0,039 0,207 0,013 0,005 0,061 <0,004 <0,001 0,004 0,056 0,018 0,178 0,095 0,031 0,33 <0,07 <0,02 0,30 <0,18 <0,05 <0,18 0,017 0,01 0,059 0,007 0,002 0,016 <0,002 <0,005 0,0043 0,016 <0,001 0,045 <0,001 <0,002 0,007 0,0176 <0,001 0,86 <0,007 <0,0002 <0,007

„ -І ф р о н | П. 5 11 <0,2 0,22 <0,1 0,72 1,10 4,07 < 5 0,34 0,089 0,038 0,13 0,029 0,45 <0,2

П. 3 9 <0,2 0,16 <0,1 0,54 0,69 2,63 < 5 0,23 0,097 0,082 0,10 0,060 0,30 <0,2

о П. 2 12,5 0,485 0,47 <0,1 1,53 1,95 7,88 < 5 0,56 0,127 0,89 0,24 0,093 0,95 0,713

ды во ые тн ло о М П.5 (остаток 125 мг/л) 67 1,14 <0,2 <0,1 0,44 1,00 2,67 < 5 0,40 0,11 0,13 0,36 0,033 0,34 <0,2

П.3 (152 мг/л) 15 0,38 <0,2 <0,1 0,39 0,87 2,98 < 5 0,35 0,10 0,06 0,23 0,053 0,40 <0,2

П.2 (267 мг/л) 11 <0,2 <0,2 <0,1 0,36 1,10 2,81 < 5 0,33 0,075 0,05 0,20 0,029 0,24 <0,2

р.Ключ (187 мг/л) 18 <0,2 <0,2 <0,1 0,82 1,80 3,10 < 5 0,48 0,19 0,13 0,21 0,042 0,64 1,90

Сравнение элементного состава болотных вод в п.п. 2, 3, 5 с аналогичными исследованиями других авторов [11, 12] показывает, что концентрация редких элементов в изученных нами пробах достаточно высокая.

ТаблицаЗ. Статистическая обработка результатов анализа торфов

Элемент х ,^ 5 - А. * ~ Гп є- Ах • 1р.1 х ± є

Бс 1,53 0,052 0,026 0,083 1,53+0,08

Ьа 1,95 0,130 0,065 0,21 1,95±0,21

Ні 0,47 0,074 0,037 0,12 0,47+0,12

Бт 0,56 0,072 0,036 0,11 0,56+0,11

Ей 0,13 0,024 0,012 0,04 0,13+0,04

УЪ 0,24 0,046 0,023 0,07 0,24+0,07

ТИ 0,95 0,104 0,052 0,17 0,95+0,17

Примечание. х - средний результат из 4 параллельных определений; Бх - относительное стандартное отклонение единичного результата; ^ - относительное стандартное отклонение среднего результата; є - доверительный интервал при: ^ = 3,18; р = 0,95, і = 3; х ±є - общий результат.

Выводы

1. Редкие элементы избирательно накапливаются в разных частях болота в соответствии с его геохимическими зонами.

2. Концентрация исследованных элементов (кроме ЯЪ) возрастает по ряду: стебли багульника -листья багульника - мох - торф.

3. Болотные воды изученного региона характеризуются повышенным содержанием редких элементов.

4. Результаты анализа на содержание 29 элементов, представленные в статье и в работе [8], дают достаточно исчерпывающую информацию об элементном составе торфяного сырья единого болотного ландшафта.

Список литературы

1. Инишева Л.И. К вопросу о свойствах торфов, используемых для производства органических удобрений на торфяной основе // Торф в сельском хозяйстве / Научные труды. Томск, 1990. С. 23-33.

2. Черных Н.А., Овчаренко М.М., Поповичева Л.Я. и др. Приемы снижения фитотоксичности тяжелых металлов // Агрохимия. 1995. №9. С. 101-107.

3. Смирнова В.В. Принципы оценки ресурсов лечебного торфа // Торф в народном хозяйстве: Сборник научных трудов. Томск, 1991. С. 42-43.

4. Гришин А.В., Березовская Т.П., Тихонова О.К. Динамика минерального состава в октогенезе багульника болотного // ВИНИТИ, 1986, №785-В86

5. Экогеохимия Западной Сибири. Тяжелые металлы и радионуклиды / Под ред. Г.В. Полякова. Новосибирск, 1996. 248 с.

6. Инишева Л.И., Цыбукова Т.Н. Содержание тяжелых металлов в торфах Западной Сибири // Мелиорация и водное хозяйство. 1996. №2. С. 21-23.

7. Инишева Л.И., Цыбукова Т.Н. Эколого-геохимическая оценка торфов юго-востока западно-сибирской равнины // География и природные ресурсы. 1999. №1. С. 45-51.

8. Цыбукова Т.Н., Инишева Л.И., Тихонова О.К., Зейле Л.А., Юсубов М.С. Характеристика элементного состава торфяного сырья олиготрофного болота // Химия растительного сырья. 2000. №4. С. 29-35.

9. Доерфель К. Статистика в аналитической химии. М., 1969. С. 247.

10. Рекомендации по представлению результатов анализа // Журнал аналитической химии. 1978. Т. 33. Вып. 3. С. 607-609.

11. Бахнов В.К. Биогеохимические аспекты болотообразовательного процесса. Новосибирск. 1986. 193 с.

12. Назаров А.Д., Рассказов Н.М., Удодов П.А., Шварцев С.Л. Гидрогеологические условия формирования болот Западной Сибири // Научные предпосылки формирования болот Западной Сибири. М., С. 99-113.

Поступило в редакцию 4 июля 2001 г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.