CC BY
57
Труды ИБВВ РАН, 2017, вып. 79(82)
Transactions of IBIW RAS, 2017, issue 79(82)
УДК 504.45.054-0.34+631.416.9(470.12)
РТУТЬ В ТОРФЯНЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ШИЧЕНГСКОГО БОЛОТА (ВОЛОГОДСКАЯ ОБЛАСТЬ)
Ю. Г. Удоденко12, Д. А. Филиппов1
'Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН 152742 пос. Борок, Ярославская обл., Некоузский р-н, e-mail: [email protected] 2Череповецкий государственный университет 162600 г. Череповец, Вологодская обл., ул. Луначарского, д. 5, e-mail: [email protected]
Установлено вертикальное распределение валовой ртути (Hg) в торфах трёх типов болотных водоёмов болота Шиченгское (Вологодская область). Мочажина, проточная топь и болотный ручей представляют собой различные геохимические микроландшафты, имеющие свои особенности в накоплении тяжёлых металлов. Среднее содержание ртути в низинных торфах долины болотного ручья (0.063±0.046 мг/кг) достоверно выше, по сравнению с мочажиной и проточной топью (0.036±0.013 и 0.053±0.019 мг/кг соответственно). Достоверных корреляций между концентрацией Hg и основными свойствами торфов (зольность, ботанический состав, степень разложения) ни на одном из участков не выявлено. Несмотря на умеренное обогащение по сравнению с кларком литосферы, содержание ртути в торфах болота сопоставимо с фоновыми значениями для Вологодской области и не представляют потенциальной опасности для живых организмов.
Ключевые слова: болотный водоём, мочажина, топь, болотный ручей, зольность, геохимический ландшафт, торф, тяжёлые металлы, болото Шиченгское.
ВВЕДЕНИЕ
Ртуть (Hg) поступает в окружающую среду из естественных и антропогенных источников [UNEP, 2013]. По разным оценкам, на долю последних приходится от 30% до 60% общей эмиссии металла [Selin, 2009]. Длительное нахождение в атмосфере способствует переносу Hg в газообразной форме на значительные расстояния. В результате металл может осаждаться на большом удалении от своего источника. Из-за своей токсичности ртуть и ряд её соединений представляет угрозу для здоровья большинства живых организмов.
Кларк ртути в земной коре - 0.07 мг/кг, в почвах различных типов - 1.1 мг/кг [Kabata-Pendias, 2010]. Торфяные болота, наряду с ледниками и донными отложениями, представляют собой естественные хранилища ртути [Pérez-Rodríguez, 2015]. Изменение содержания металла с глубиной позволяет оценить динамику его концентрации с момента образования болота и на разных стадиях развития. В ряде стран отмечается увеличение содержания ртути в торфах за последние 100 лет, что связывают
МАТЕРИАЛЫ
В качестве модельного болота для исследований было выбрано Шиченгское водно-болотное угодье (Вологодская область, Сям-женский район, 59°53' - 60°03' с.ш., 41°14' -41°27' в.д.). В его состав входят Шиченгское болото, три внутриболотных озера, ряд болотных ручьёв и рек. Болото сформировалось на юго-восточных отрогах Харовской возвышенности в обширной озёрно-ледниковой котловине округлой формы. Общая его площадь около 159 км2. В настоящее время болото находится в
именно с ростом промышленности [Martínez-Сог^а8 et а1., 1999; Ы, 2016].
Вологодская область - промышленно развитый регион РФ. Одним из потенциальных антропогенных источников ртути здесь являются предприятия металлургического и химического комплекса Череповецкого промышленного узла. Регион интересен и значительной степенью заболоченности. В Вологодской области болота занимают порядка 17% территории [Филоненко, Филиппов, 2013 (Бйопепко, РЫНрроу, 2013)]. Исследований о непрямом влиянии промышленных производств г. Череповца на болотные экосистемы относительно не много [Шевченко и др., 2011 ^ЬеуеЬепко et а1., 2011); Гапеева и др., 2015 (Оарееуа et а1., 2015)]. При этом ни в одном из них не анализировалось накопление и распределении И§.
Цель настоящей работы заключалась в установлении уровней накопления ртути в торфяных залежах разных участков таёжного болота и выявление взаимосвязи между содержанием металла и свойствами торфа.
И МЕТОДЫ основном на олиготрофной стадии развития. Значительные участки заняты сосново-кустарничково-сфагновыми, кустарничково-сфагновыми и пушицево-кустарничково-сфагновыми сообществами в пределах грядово-мочажинных, кочковато-мочажинных и ковро-во-мочажинных болотных комплексов. Близ внутриболотных минеральных островов формируются необлесённые (открытые) болотно-травяно-сфагновые мезоолиготрофные проточные топи. Окрайки болота выражены слабо, как
правило, облесены мелколиственными породами и имеют евтрофный характер. Более подробно характеристика болота описана ранее [Филиппов, 2014, 2015 (РЫНрроу, 2014, 2015)].
В каскаде местных геохимических ландшафтов болото Шиченгское занимает транзит-но-аккумулятивную позицию. Распределение гравитационных вод внутри болота обуславливает развитие внутриболотных микроландшафтов (в классическом болотоведении - «болотных фаций» или «болотных участков»).
Полевые исследования проводились в 2012 г. в соответствии с методикой [Филиппов и др., 2017 (РЫНрроу й а1., 2017)]. Отбор образцов торфа проводился торфяным буром Ин-сторфа (с шагом 10 см) на трёх болотных участках, представляющих собой цепь геохимически сопряжённых ландшафтов, расположенных в юго-западной части болота Шиченгское: 1) мочажина грядово-мочажинного комплекса (59°56'30" с.ш., 41°16'57" в.д.) представляет собой эллювиально-аккумулятивный микроландшафт; 2) проточная топь (59°56'42" с.ш., 41°17'07" в.д.), берущая начало из-под минерального внутриболотного острова, занимает аккумулятивно-транзитную позицию; 3) при-ручьевой болотный участок (59°56'25" с.ш.,
РЕЗУЛЬТАТЫ И
Мочажины и проточные топи Шиченг-ского болота сложены торфами низинного, переходного и верхового типов (см. таблицу), имеющие различную мощность и ботанический состав. Общая мощность торфяных залежей данных болотных водоёмов достигает 3.84.5 м. Низинный торф залегает в её основании непосредственно над озёрно-ледниковыми отложениями. На границе торфа и подстилающей породы выделяется тонкий светло-серый орга-номинеральный опесчаненый богатый органическим веществом горизонт АТ. Средняя часть профиля сложена переходным торфом различного состава и мощностью 20-50 см. Выше сформировался слой верхового торфа, отличающийся по мощности на разных участках. Верховой торф занимает большую часть профиля в мочажинах, а в проточной топи толщина слоя значительно меньше (около 150 см). Вниз по профилю возрастает степень разложения торфа, достигая максимума в глубоко залегающих слоях низинного торфа. Реакция среды в верхней части профиля сильнокислая (рН 4.04.5).
В отличие от гипсометрически выше расположенных мочажин и топей торфяные залежи в долине ручья полностью сложены древесным, древесно-гипновым и древесно-травяным низинными торфами. Мощность торфа здесь в
41°16'06" в.д.) на облесённой окрайке болота (вдоль ручья) является геохимически подчинённым аккумулятивным ландшафтом.
Ботанический анализ торфов и степени их разложения выполнен в камеральных условиях В.П. Денисенковым (СПбГУ).
Основной химический анализ проб выполнен на договорной основе в Аккредитованной испытательной лаборатории ФГБУ ГЦАС «Вологодский», а его результаты кратко охарактеризованы в небольшой заметке [Романис, Филиппов, 2015 (Romanis, Philippov, 2015)].
Перед аналитическими работами образцы, высушенные при комнатной температуре, измельчались и просеивались через сито (0=1 мм). Определение зольности, гигроскопической влажности и потери при прокаливании проводили гравиметрическим методом. Содержание ртути определяли на анализаторе ртути с зеемановской коррекцией неселективного поглощения РА-915+ (Люмекс, Санкт-Петербург). Коэффициент радиальной дифференциации (R) применялся для оценки степени накопления ртути по сравнению с подстилающими породами и выражался как отношение концентрации ртути в слое торфа к концентрации металла в подстилающей породе.
ОБСУЖДЕНИЕ
1.5 раза ниже, подстилающая порода вскрывается на глубине 280 см. Кроме того, торф в приручьевом болотном участке по всему профилю однородный по ботанического составу и характеризуется равномерной сильной степенью разложения растительного материала. В верхних горизонтах торф хорошо минерализован, слабокислый (pH=6.6), насыщен основаниями. Торфа мочажинного и топяного микроландшафтов отличаются более низкой зольностью по сравнению с долиной ручья. Это обусловлено различиями в ботаническом составе и характером питания участков.
Среднее содержание ртути в залежах мо-чажинного, топяного и приручьевого микроландшафтов составляет 0.036±0.013, 0.053±0.019 и 0.063±0.046 мг/кг соответственно и достоверно различается между собой (см. таблицу). Это обусловлено эффектом геохимического сопряжения, в результате миграции ртути внутри болотного массива вызванной внутренним перетоком болотных вод. Перепад высот, а также развитие внутриболотных водоёмов и водотоков обеспечивает латеральную миграцию металла от гипсометрически выше расположенных микроландшафтов (мочажина) в ниже расположенные (долина ручья). Наиболее контрастно латеральная миграция проявляется в верхних 50 см торфа. Концентрации ме-
талла в долине ручья отличаются высоким варьированием, по сравнению с другими обследованными участками. Максимальное содержание ртути здесь, превышает максимальные значения концентраций в топи и мочажине в 2-3 раза. Для приручьевого микроландшафта характерна поверхностная аккумуляция И§, с последующим резким снижением концентраций вниз по профилю.
В торфяных залежах Шиченгского болота содержание Н сопоставимо с таковым для Ва-сюганского болота [Оо1оуа1зкауа, Ьуарта, 2009; Веретенникова, Головацкая, 2012 (Уеге-1;епшкоуа, Оо1оуа1зкауа, 2012)] и торфяников Китая [Ы е1; а1., 2016]. Близки по концентрации металла и гумусовые горизонты почв г. Чере-
гического комбината) [Иванова и др., 2015 (Ivanova et al., 2015)]. В тоже время, торфяные горизонты гидроморфных почв Воронежской области содержат в 2-3 раза больше ртути [Удоденко и др., 2011 (Udodenko et al., 2011)]. Содержание Hg в торфах Шиченгского болота значительно ниже средних концентраций металла в торфяных горизонтах заболоченных почв Канады и США (0.40 и 0.28 мг/кг соответственно) [Kabata-Pendias, 2010]. Как правило, содержание ртути в торфах значительно выше нежели, в сформированных вокруг незагрязнённых почвах и рыхлых осадочных породах. Это, вероятно, обусловлено способностью органического вещества почв (особенно гумино-вых кислот) связывать ртуть.
повец (развивающих в зоне влияния металлур-
Общие свойства торфов Шиченгского болота и содержание в них валовой ртути General properties of peats from Shichengskoe mire and the total mercury content
Глубина, см Depth, sm Ботанический состав торфа Botanical composition of peat Тип торфа Peat type R, % A, % Hg, мг/кг
X ± SD Min-Max
Мочажина Hollow
0-80 сфагновый мочажинный верховой 5-15 3.6±2.8 0.053±0.007 0.041-0.064
80-150 шейхцериево-сфагновый верховой 15-30 2.6±2.0 0.038±0.007 0.026-0.046
150-180 сосново-пушицевый верховой 35 4.2±1.8 0.021±0.002 0.019-0.022
180-280 пушицево-сфагновый верховой 25-35 2.6±1.1 0.030±0.006 0.022-0.044
280-300 сосново-пушицевый верховой 35 6.8±1.8 0.028±0.004 0.025-0.030
300-350 сосновый верховой 40 7.2±2.0 0.039±0.009 0.033-0.055
350-380 древесный переходный 45 8.0±0.9 0.057±0.014 0.041-0.069
380-450 сосновый низинный 40-50 4.8±1.1 0.028±0.007 0.018-0.043
Топь Lagg
0-30 сфагновый комплексный верховой 15 3.9±0.5 0.073±0.024 0.051-0.093
30-50 магелланикум-торф верховой 15 7.2±2.3 0.072±0.017 0.060-0.084
50-130 пушицево-сфагновый верховой 25-30 3.9±3.2 0.033±0.007 0.024-0.047
130-180 пушицевый переходный 30 3.0±2.3 0.048±0.007 0.039-0.057
180-200 сосново-пушицевый переходный 35 1.9±0.4 0.062±0.008 0.056-0.068
200-230 древесный переходный 35 3.0±0.2 0.081±0.017 0.066-0.099
230-280 древесно-осоковый низинный 40-45 3.2±0.3 0.057±0.013 0.043-0.073
280-330 древесный низинный 40 4.1±0.4 0.042±0.010 0.032-0.056
330-350 вахтово-осоковый низинный 35 4.1±0.1 0.042±0.007 0.037-0.047
350-380 осоково-хвощовый низинный 40 9.1±4.3 0.066±0.018 0.053-0.078
Ручей Stream
0-50 древесно-травяной низинный 40 9.9±3.1 0.141±0.051 0.061-0.196
50-130 древесно-гипновый низинный 40 8.8±1.3 0.056±0.031 0.026-0.108
130-180 древесно-хвощовый низинный 50 10.4±0.6 0.035±0.005 0.026-0.039
180-200 древесно-гипновый низинный 45 10.3±0.1 0.035±0.018 0.022-0.048
200-260 древесно-травяной низинный 40-45 12.6±1.4 0.046±0.012 0.032-0.060
260-280 древесный низинный 45-50 19.0±5.3 0.049±0.037 0.023-0.075
Примечание. Я - степень разложения торфа, А - зольность, X ± ББ - среднее ± стандартное отклонение Мт-Мах - пределы содержания.
Содержание ртути в подстилающих материнских породах Шиченгского болота составляет 0.023±0.001 мг/кг, что ниже среднего содержания металла в торфяной толще и в три
раза меньше кларка для литосферы [КаЬа1;а-Pendias, 2010]. Вертикальный миграционный поток ртути от верхних горизонтов к породе выражен слабо. Коэффициент радиальной
дифференциации в мочажине и проточной топи варьирует в пределах 1-2 и свидетельствует о том, что микроландшафты болотного массива слабо или умерено обогащены ртутью. Обеднение отмечается только в отдельных слоях залежи в мочажине. Наиболее ярко обогащение ртутью проявляется в верхних 50 см торфяной залежи долины ручья (R=7-9). Вертикальное распределение металла на всех трёх участках носит однотипный характер - максимум содержания отмечается в верхних 50 см профиля и последующим снижением.
Увеличение содержания ртути в верхних горизонтах отмечено во многих работах [Martinez-Cortizas et al., 2012; Tang et al., 2012; Hermanns, Biester, 2013]. Для крупных торфяных болот рост концентраций металла начинается с глубины 1 м и менее. В данном диапазоне глубин процессы деструкции органического вещества и геохимической миграции протекают наиболее интенсивно, что связано присутствием кислорода. С развитием восстановительных условий (с глубиной) скорость биохимических реакций замедляется или полностью прекращается. Большинство авторов также связывают подобный рост с увеличением загрязнения в результате развития промышленности. Так, увеличение содержания ртути в торфах Испании (согласно радиоуглеродным датировкам) начинается с развитием Древнеримского государства и началом интенсивных горнодобывающих работ [Martinez-Cortizas et al., 1999].
Достоверная взаимосвязь установлена между степенью разложения торфа и его зольностью (r=0.57; p=0.05). Между содержанием ртути и этими параметрами статистически достоверной взаимосвязи не выявлено. В других аккумулирующих биогенные элементы природных объектах (почвы, донные отложения водоёмов) содержание ртути при отсутствии загрязнения положительно сопряжено с общим содержанием органического вещества и его отдельных компонентов (углерода и азота) [Chakraborty et al., 2015].
Считается, что способность торфа аккумулировать ртуть зависит от ботанического состава вследствии различной устойчивости растений разных таксонов к разложению [Strickman et al., 2016]. Смена растительных сообществ приводит к изменению окислительно-восстановительных условий, скорости минерализации органического вещества, к изменению видового состава микроскопической флоры и фауны, участвующих в процессах деструкции органики [Dieleman et al., 2015]. Однако, по результатам настоящего исследования
взаимосвязи между содержанием ртути и ботаническим составом не установлено.
Миграция ртути в болотных экосистемах происходит в результате механического переноса мелких частиц торфов латеральными потоками воды, сорбирующих на своей поверхности ионы Hg и химическая миграция в растворённом виде незначительна. В раствор в первую очередь поступает ртуть, связанная с растворённым органическим веществом, формируя устойчивые комплексные соединения с гуми-новыми кислотами [Haynes, Mitchell, 2012]. Вышесказанное позволяет предположить, что в условиях Шиченгского болота миграция внутри ландшафтов обусловлена водной миграцией Hg как ассоциированной с тонкими частицами, так и с растворённым органическим веществом.
Основным путём поступления ртути в экосистему болота является естественное осаждение из атмосферы и миграция с поверхностным и внутрипочвенным стоком. Ртуть поступает в болото двумя путями: 1) перемещение с твёрдыми неорганическими и органическими частицами с латеральным и внутрипочвенным стоком из гипсометрически выше расположенных автономных и транзитных ландшафтов; 2) осаждение из атмосферы на поверхность болота. Компактная территория обследованного участка массива позволяет предположить, что ртуть осаждается равномерно на всю территорию. В начале XXI века плотность выпадения на территории Вологодской области ртути оценивалась в 0.008-0.011 мг/м2 в год [Travnikov, 2012]. Если предположить, что средняя скорость торфонакопления в условиях Вологодской области составляет ~1 мм в год, то содержание ртути в торфах мочажины и топи сопоставимо с оценками интенсивности её выпадения. В торфах долины ручья содержание металла превышает существующие оценки, что обусловлено проявлением эффекта геохимического сопряжения.
Химический анализ ряда листостебель-ных мхов (Pleurozium schreberi (Brid.) Mitt., Sphagnum fuscum (Schimp.) H. Klinggr., S. magellanicum Brid.), собранных на кочках и грядах олиготрофных участков Шиченгского болота, показал, что содержание ряда тяжёлых металлов (Cu, Zn, Cd и др.) находится на уровне фоновых значений для северных территорий [Шевченко и др., 2011 (Shevchenko et al., 2011); Гапеева и др., 2015 (Gapeeva et al., 2015)]. Аналогичным образом ведёт себя и Hg. Превышения концентраций из-за возможного поступления в результате деятельности предприятий Череповецкого промышленного узла не выявлено.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Исследования позволили получить первые материалы по содержанию и распределению ртути в разных типах болотных водоёмов Вологодской области. По результам работы можно сделать ряд выводов: 1) содержание ртути в торфах болота Шиченгское выше кларка для литосферы и сопоставимы с фоновым содержанием металла в почвах Вологодской области; 2) не установлено достоверных взаи-
мосвязей между содержанием И§ и общими свойствами торфов; 3) максимальное содержание ртути отмечено в верхних 50 см торфяных залежей долины ручья (геохимически подчинённого аккумулятивного ландшафта); в торфах мочажины и топи (эллювиально-аккумулятивного и аккумулятивно-транзитного ландшафтов соответственно) содержание И§ в 2-3 раза ниже.
БЛАГОДАРНОСТИ
Авторы выражают искреннюю признательность В.П. Денисенкову (СПбГУ) за проведённый ботанический анализ торфов и степени их разложения, а также В.А. Филиппову за помощь в полевых исследованиях.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Веретенникова Е.Э., Головацкая Е.А. Распределение свинца и ртути в торфяных залежах Западной Сибири (болота Васюганья) // Химия в интересах устойчивого развития. 2012. Т. 20, № 2. С. 181-187. Гапеева М.В., Филиппов Д.А., Ложкина Р. А. Тяжёлые металлы, в том числе редкоземельные во мхах СевероЗападного и Центрального регионов России // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 5. URL: www.science-education.ru/128-21608 (дата обращения 15.04.2017) Иванова Е.С., Поддубная Н.Я., Комов В.Т. Накопление и распределение ртути в почве различных биотопов окрестностей г. Череповца // Актуальные проблемы экологии и здоровья человека: Материалы III Междунар. науч.-практ. конф. (Череповец, 10 марта 2015 г.). Череповец: ФГБОУ ВПО ЧГУ, 2015. С. 77-82. Романис Т.В., Филиппов Д.А. Свойства торфяных отложений болотных водоёмов верхового болота Шиченг-ское (Вологодская область) // Экология - 2015: Материалы V Междунар. молодёжной науч. конф. (2224 сентября 2015 г.). Архангельск, 2015. С. 53-54. Удоденко Ю.Г., Девятова Т.А., Комов В.Т., Трегубов О.В. Ртуть в гидроморфных почвах Воронежского государственного природного биосферного заповедника // Вестник Воронежского гос. ун-та. Сер.: Химия. Биология. Фармация. 2011. № 2. С. 148-153. Филиппов Д.А. Гидрохимическая характеристика внутриболотных водоёмов (на примере Шиченгского верхового болота, Вологодская область) // Вода: химия и экология. 2014. № 7(73). С. 10-17. Филиппов Д. А. Флора Шиченгского водно-болотного угодья (Вологодская область) // Фиторазнообразие Восточной Европы. 2015. Т. 9, № 4. С. 86-117. Филиппов Д.А., Прокин А.А., Пржиборо А.А. Методы и методики гидробиологического исследования болот:
учебное пособие. Тюмень: Изд-во Тюменского гос. ун-та, 2017. 207 с. Филоненко И.В., Филиппов Д.А. Оценка площади болот Вологодской области // Труды Инсторфа. 2013. № 7(60). С. 3-11.
Шевченко В.П., Филиппов Д.А., Гордеев В.В., Демина Л.Л. Содержание тяжёлых металлов в сфагновых мхах Вологодской области // Современные проблемы науки и образования. 2011. № 4. URL: www.science-education.ru/98-4714 (дата обращения 15.04.2017) Chakraborty P., Sarkar A., Vudamala K., Naik R., Nath B.N. Organic matter - A key factor in controlling mercury
distribution in estuarine sediment // Marine Chemistry. 2015. Vol. 173. P. 302-309. Dieleman C.M., Branfireun B.A., McLaughlin J.W., Lindo Z. Climate change drives a shift in peatland ecosystem plant community: implications for ecosystem function and stability // Glob. Change Biol. 2015. Vol. 21, is. 1. P. 388-395. DOI: 10.1111/gcb.12643
Golovatskaya E.A., Lyapina E.E. Distribution of total mercury in peat soil profiles in West Siberia // Contemporary
Problems of Ecology. 2009. Vol. 2, № 2. P. 156-161. DOI: 10.1134/S199542550902012X Haynes K.M., Mitchell C.P.J. Inter-annual and spatial variability in hillslope runoff and mercury flux during spring
snowmelt // Journal of Environmental Monitoring. 2012. Vol. 14. P. 2083-2091. DOI: 10.1039/C2EM30267E Hermanns Y.M., Biester H. A 17,300-year record of mercury accumulation in a pristine lake in southern Chile // J. Pa-
leolimnol. 2013. Vol. 49, is. 4. P. 547-561. DOI: 10.1007/s10933-012-9668-4 Kabata-Pendias A. Trace Elements in Soils and Plants. 4th edition. Boca Raton, FL: Crc Press, 2010. 548 p. Li Y., Ma C., Zhu C., Huang R., Zheng C. Historical anthropogenic contributions to mercury accumulation recorded by a peat core from Dajiuhu montane mire, central China // Environmental Pollution. 2016. Vol. 216. P. 332-339. DOI: 10.1016/j.envpol.2016.05.083 Martinez-Cortizas A., Peiteado-Varela E., Bindler R., Biester H., Cheburkin A. Reconstructing historical Pb and Hg pollution in NW Spain using multiple cores from the Chao de Lamoso bog (Xistral Mountains) // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2012. Vol. 82, № 1. P. 8268-8278. DOI: 10.1016/j.gca.2010.12.025
Martínez-Cortizas A., Pontevedra-Pombal X., García-Rodeja E., Novoa-Munoz J.C., Shotyk W. Mercury in a Spanish peat bog: archive of climate change and atmospheric metal deposition // Science. 1999. Vol. 284, № 5416. P. 939942. DOI: 10.1126/science.284.5416.939 Pérez-Rodríguez M., Horák-Terra I., Rodríguez-Lado L., Aboal J.R., Cortizas A.M. Long-term (~57 ka) controls on mercury accumulation in the Souther Hemisphere reconstructed using a peat record from Pinheiro mire (Minas Gerais, Brazil) // Environ. Sci. Technol. 2015. Vol. 49, is. 3. P. 1356-1364. DOI: 10.1021/es504826d Selin N.E. Global biogeochemical cycling of mercury: a review // Annual Review Environmental Resources. 2009.
Vol. 34. P. 43-63. DOI: 10.1146/annurev.environ.051308.084314 Tang S.L., Huang Z.W., Liu J., Yang Z.C., Lin Q.H. Atmospheric mercury deposition recorded in an ombrotrophic peat core from Xiaoxing'an Mountain, Northeast China // Environmental Research. 2012. Vol. 118. P. 145-148. DOI: 10.1016/j.envres.2011.12.009 Travnikov O. Atmospheric transport of mercury // Liu G., Cai Y., O'Driscoll N. (eds.) Environmental chemistry and
toxicology of mercury. Hoboken, New Jersey: John Wiley and Sons, Inc., 2012. P. 331-365. UNEP, 2013. Global Mercury Assessment 2013: Sources, Emissions, Releases and Environmental Transport. UNEP Chemicals Branch, Geneva, Switzerland. 32 p. URL: http://hdl.handle.net/20.500.11822/7984
REFERENCES
Chakraborty P., Sarkar A., Vudamala K., Naik R., Nath B.N. 2015. Organic matter - A key factor in controlling
mercury distribution in estuarine sediment // Marine Chemistry. Vol. 173. P. 302-309. Dieleman C.M., Branfireun B.A., McLaughlin J.W., Lindo Z. 2015. Climate change drives a shift in peatland ecosystem plant community: implications for ecosystem function and stability // Glob. Change Biol. Vol. 21, is. 1. P. 388-395. DOI: 10.1111/gcb.12643
Filonenko I.V., Philippov D.A. 2013. Otsenka ploshadi bolot Vologodskoj oblasti [Estimation of the area of mires in the
Vologda Region] // Trudy Instorfa. № 7(60). S. 3-11. [In Russian] Gapeeva M.V., Philippov D.A., Lozhkina R.A. 2015. Heavy metals including rare earth ones in mosses of Northwestern and Central Russia // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. № 5. URL: www.science-education.ru/128-21608 (date of the application 15.04.2017) Golovatskaya E.A., Lyapina E.E. 2009. Distribution of total mercury in peat soil profiles in West Siberia // Contemporary Problems of Ecology. Vol. 2, № 2. P. 156-161. DOI: 10.1134/S199542550902012X Haynes K.M., Mitchell C.P.J. 2012. Inter-annual and spatial variability in hillslope runoff and mercury flux during
spring snowmelt // Journal of Environmental Monitoring. Vol. 14. P. 2083-2091. DOI: 10.1039/C2EM30267E Hermanns Y.M., Biester H. 2013. A 17,300-year record of mercury accumulation in a pristine lake in southern Chile //
J. Paleolimnol. Vol. 49, is. 4. P. 547-561. DOI: 10.1007/s10933-012-9668-4 Ivanova E.S., Poddubnaya N.Ya., Komov V.T. 2015. Nakoplenie i raspredelenie rtuti v pochve razlichnykh biotopov okrestnostej g. Cherepovtsa [Accumulation and distribution of mercury in the soil of various biotopes around the Cherepovets city] // Aktual'nye problemy ekologii i zdorov'ya cheloveka: Materialy III Mezhdunarodnoj nauch.-prakt. konf. (Cherepovets, 10 marta 2015 g.). Cherepovets: FGBOU VPO ChGU. S. 77-82. [In Russian] Kabata-Pendias A. 2010. Trace Elements in Soils and Plants. 4th edition. Boca Raton, FL: Crc Press. 548 p. Li Y., Ma C., Zhu C., Huang R., Zheng C. 2016. Historical anthropogenic contributions to mercury accumulation recorded by a peat core from Dajiuhu montane mire, central China // Environmental Pollution. Vol. 216. P. 332-339. DOI: 10.1016/j.envpol.2016.05.083 Martínez-Cortizas A., Peiteado-Varela E., Bindler R., Biester H., Cheburkin A. 2012. Reconstructing historical Pb and Hg pollution in NW Spain using multiple cores from the Chao de Lamoso bog (Xistral Mountains) // Geochimica et Cosmochimica Acta. Vol. 82, № 1. P. 8268-8278. DOI: 10.1016/j.gca.2010.12.025 Martínez-Cortizas A., Pontevedra-Pombal X., García-Rodeja E., Novoa-Munoz J.C., Shotyk W. 1999. Mercury in a Spanish peat bog: archive of climate change and atmospheric metal deposition // Science. Vol. 284, № 5416. P. 939-942. DOI: 10.1126/science.284.5416.939 Pérez-Rodríguez M., Horák-Terra I., Rodríguez-Lado L., Aboal J.R., Cortizas A.M. 2015. Long-term (~57 ka) controls on mercury accumulation in the Souther Hemisphere reconstructed using a peat record from Pinheiro mire (Minas Gerais, Brazil) // Environ. Sci. Technol. Vol. 49, is. 3. P. 1356-1364. DOI: 10.1021/es504826d Philippov D.A. 2014. Gidrokhimicheskaya kharakteristika vnutribolotnykh vodoyomov (na primere Shichengskogo verkhovogo bolota, Vologodskaya oblast') [Hydrochemical characteristics of mire water tracks (by the example of Shichengskoe raised bog, Vologda Region)] // Voda: khimiya i ekologiya. № 7(73). S. 10-17. [In Russian] Philippov D.A. 2015. Flora Shichengskogo vodno-bolotnogo ugod'ya (Vologodskaya oblast') [Flora of wetland "Shichengskoe" (Vologda Region, Russia)] // Fitoraznoobrazie Vostochnoj Evropy. Vol. 9, № 4. S. 86-117. [In Russian] Philippov D.A., Prokin A.A., Przhiboro A.A. 2017. Metody i metodiki gidrobiologicheskogo issledovaniya bolot: uchebnoe posobie. [Methods and methodology of hydrobiological study of mires: tutorial]. Tyumen': Izd-vo Tyu-menskogo gosudarstvennogo universiteta. 207 s. [In Russian] Romanis T.V., Philippov D.A. 2015. Svojstva torfyanykh otlozhenij bolotnykh vodoyomov verkhovogo bolota Shichengskoe (Vologodskaya oblast') [Properties of peat deposits of mire water bodies of raised bog Shichengskoe (Vologda Region)] // Ekologiya - 2015: Materialy V Mezhdunarodnoj molodyozhnoj nauchnoj konferentsii (2224 sentyabrya 2015 g.). Arkhangelsk. S. 53-54. [In Russian]
Selin N.E. 2009. Global biogeochemical cycling of mercury: a review // Annual Review Environmental Resources.
Vol. 34. P. 43-63. DOI: 10.1146/annurev.environ.051308.084314 Shevchenko V.P., Philippov D.A., Gordeev V.V., Demina L.L. 2011. Contents of heavy metals in Sphagnum mosses of Vologda Region // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. № 4. URL: www.science-education.ru/98-4714 (date of the application 15.04.2017) Tang S.L., Huang Z.W., Liu J., Yang Z.C., Lin Q.H. 2012. Atmospheric mercury deposition recorded in an ombrotroph-ic peat core from Xiaoxing'an Mountain, Northeast China // Environmental Research. Vol. 118. P. 145-148. DOI: 10.1016/j.envres.2011.12.009 Travnikov O. 2012. Atmospheric transport of mercury // Liu G., Cai Y., O'Driscoll N. (eds.) Environmental chemistry
and toxicology of mercury. Hoboken, New Jersey: John Wiley and Sons, Inc. P. 331-365. Udodenko Yu.G., Devyatova T.A., Komov V.T., Tregubov O.V. 2011. Rtut' v gidromorfnykh pochvakh Voronezhsko-go gosudarstvennogo prirodnogo biosfernogo zapovednika [Mercury in hydromorphic soils of the Voronezh State Natural Biosphere Reserve] // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Ser.: Khimiya. Biologiya. Farmatsiya. № 2. S. 148-153. [In Russian] UNEP, 2013. Global Mercury Assessment 2013: Sources, Emissions, Releases and Environmental Transport. UNEP
Chemicals Branch, Geneva, Switzerland. 32 p. URL: http://hdl.handle.net/20.500.11822/7984 Veretennikova E.E., Golovatskaya E.A. 2012. Raspredelenie svintsa i rtuti v torfyanykh zalezhakh Zapadnoj Sibiri (bo-lota Vasyugan'e) [Distribution of lead and mercury in peat deposits of West Siberia (marshland of Vasyuganye)] // Khimiya v interesakh ustojchivogo razvitiya. Vol. 20, № 2. S. 181-187. [In Russian]
MERCURY IN PEAT DEPOSITS OF THE SHICHENGSKOE MIRE (VOLOGDA REGION, RUSSIA)
Yu. G. Udodenko1,2, D. A. Philippov1
'Papanin Institute for Biology of Inland Waters Russian Academy of Sciences Borok, '52742, Russia, e-mail: [email protected] 2Cherepovets State University Cherepovets, '62600, Russia, e-mail: [email protected]
The vertical distribution of the total mercury (Hg) was determined in peats from the three types of mire water bodies in the Shichengskoe mire (Vologda Region). Hollow, lagg and mire stream represent different geochemi-cal microlandscapes, with their own distinctive features of heavy metals accumulation. Average mercury content in lowland peat of the mire stream (0.063±0.046 mg/g) was significantly higher than those found in the hollow (0.036±0.013 mg/g) and in the lagg (0.053±0.019 mg/g). Statistically significant correlations between the mercury concentrations and the basic peat properties (ash content, botanical composition, decay degree) were not found at any site. Despite the moderate enrichment in comparison with the lithosphere Clarke number, the values of mercury content found in the studied peat samples were similar to the background levels in the Vologda Region and do not pose hazard to living organisms.
Keywords: mire water body, hollow, lagg, mire stream, ash content, geochemical landscape, peat, heavy metals, Shichengskoe mire
