ОЦЕНКА ПОСТПИРОГЕННОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА
болотных вод. Отмечается повышение отметок уровней болотных вод по градиенту от ПГ1- ПГ2-ПГ3-РГ. Так, участок ПГ1 характеризуется значительным снижением уровней воды, торфяная залежь находится в условиях хорошего доступа кислорода большую часть вегетационного периода, а поступление минеральных веществ в болотные воды образовавшихся в процессе минерализации органического вещества происходит в основном в конце сезона при выпадении дождей и повышении уровней болотных вод или в последующий весенний период. В среднем за сезон 2018 года трансформация химического состава болотных вод ПГ1 характеризовалась значимым (в 1,5–3 раза) превышением фоновых концентраций по K+, HCO3-, Pb, Cd, Zn. Обращает внимание существенное превышение фоновых концентраций в апреле 2018 по содержанию в болотных водах K+ в 4 раза, Na+ в 5 раз, SO42- в 5 раз, HCO3- в 4 раза и в сентябре – Pb в 26 раз, Cd в 5 раз, Cu в 11 раз, Zn в 3 раза (рис. 1).
Для участка с частичным выгоранием поверхности ПГ2 в болотных водах в 2018 году было отмечено значимое (в 1,5–3 раза) превышение фоновых концентраций по K+, Са2+, Mg2+, SO42-, Pb, Cu, Cd и несущественное (в пределах 2–7 %) увеличение ионов NH+4, Na+, Feобщ, Cl-, Zn. В среднем за 2018 год в болотных водах ПГ3 было отмечено превышение (в 1,5 раза) фоновых концентраций по K+, Са2+, Mg2+, SO42-, Feобщ. В болотных водах ПГ3 также отмечается превышение фоновых концентраций по Pb и Cd.
Участок с полным выгоранием мохового и травяно- кустарничкового ярусов ПГ1 характеризуется минимальными концентрациями Сорг в болотных водах, которые близки в среднем к фоновому участку болота (РГ), тогда как в ПГ2 и ПГ3 отмечается увеличение концентраций углерода
на 20–30 %. В целом результаты показывают, что наибольший потенциал восстановления характерен для ПГ2-ПГ3 в связи с меньшей степенью выгорания поверхности и более высоким уровнем болотных вод, в водах этих участков отмечены повышенные концентрации ионов NH+4, а также Сорг, что свидетельствует об активизации микробиологической деятельности в торфяной залежи, интенсивном разложении выгоревших остатков растений и их активном выносе с болотными водами [Stirling et al., 2019].
В 2019 году на третий год после пожара на ПГ1 произошло снижение содержания K+, SO42-, HCO3-, Pb, Cu, Cd, Zn в болотных водах и увеличение концентраций Са2+, Mg2+, NO-
3, что является показателем активизации деструкционных процессов в торфяной залежи при восстановлении болота и миграции с вышерасположенных выгоревших участков болота. В химическом составе болотных вод ПГ1 отмечено превышение фоновых концентраций в 1,5–2,5 раза по Na+ и K+ соответственно, незначительное повышение содержания ионов Са2+, Mg2+, SO42-, NO-3, а превышения фоновых концентраций по Pb, Cu, Cd, Zn не обнаружено.
Для участка с частичным выгоранием поверхности ПГ2 в 2019 году в болотных водах было отмечено увеличение концентрации компонентов K+, Na+, Mg2+, NO-3, NH+4, но также сохраняется повышенное содержание SO42-, HCO3-, Pb, Cu, Cd, Zn. Наибольшее превышение фоновых концентраций в болотных водах (в 1,5–3 раза) отмечено по Na+ и K+ соответственно. Локальный естественный участок болота внутри контура пожара ПГ3 в 2019 году по химическому составу болотных вод был весьма близок к фоновому, но сохранялись повышенные концентрации SO42- как следствие пирогенного фактора, а также Pb, Cu, Cd, Zn (рис. 1).
Рис. 1. Трансформация химического состава вод пирогенного участка болота в бассейне р. Гавриловка
Дискриминантный анализ показал всего 2 статистически значимых группы, которые различаются по содержанию K+, Cl-, Feобщ, СО2, Cu, Zn, Eh, температуре воды и уровню болотных вод. Дискриминантный анализ показал
достоверные различия в химическом составе болотных вод пирогенного участка в сравнении с естественным участком Васюганского болота, фоновый участок осушенного болота занимает промежуточное положение (рис. 2).
Таким образом, отбор проб в июле 2017 года через год после пожара показал, что под влиянием пирогенного фактора в болотных водах наиболее выгоревшего участка (ПГ1) Васюганского болота отмечается снижение биогенных NH+4, NO-3 и органических веществ (Сорг и ХПК) и повышение минеральных веществ K+, Na+, Са2+, Feобщ, SO42-, Cl-, HCO3-, а также накопление тяжелых металлов Zn, Cu, Pb, Cd.
Следует отметить, что содержание химических веществ зависит от степени постпирогенной трансформации участка болота, и на участках с частичным выгоранием поверхности химический состав вод близок к природному фону, с одной стороны, а с другой – характеризуется максимально благоприятными условиями для водной миграции веществ, накопленных в результате пожара 2016 года. На участках ПГ2 и ПГ3 в июле 2017 года в первый год после пожара отмечается превышение фоновых значений по K+, Na+, Feобщ, SO42-, Са2+, HCO3- , Cl-, NH+4, а также Zn, Cu, Cd. Концентрации
компонентов подвержены сезонной динамике, и максимальные концентрации отмечаются в весенний период (апрель), когда значительное количество веществ, наколенных на гарях за зимний период, выносится с талыми водами с болота, а также осенью при выпадении атмосферных осадков (сентябрь), когда выносятся компоненты, накопленные в верхних слоях торфяной залежи в процессе разложения и минерализации остатков сгоревшей растительности. В 2018–2019 годах, согласно данным по химическому составу болотных вод, процесс восстановления болота продолжается, и постепенно происходит снижение концентраций компонентов, накопленных в торфяной залежи после пожара (SO42-, HCO3-, Pb, Cu, Cd, Zn), отмечается увеличение содержания K+, Na+, Mg2+, NO-3, NH+4, что может быть связано с интенсификацией процессов минерализации растительных остатков в верхних выгоревших слоях торфяной залежи и закономерностями водной миграции.
Рис. 2. График распределения канонических дискриминантных функций для химического состава болотных вод пирогенного участка Васюганского болота в сравнении с фоновыми участками на расстоянии 100 м (RG) и 8 км (P3) от контура пожара 2016 года
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 18-44- 700005–р_а (мониторинг содержания Cu, Zn, Cd, Pb в болотных водах пирогенного участка) и в рамках темы ПНИ РАН № 0533-2021-0004 (мониторинг содержания Cu, Zn, Cd, Pb в болотных водах фонового участка).
1. Украинцев А.В. Особенности миграции химических элементов в снежном покрове и поверхностных водах в районах лесных пожарищ Центральной Бурятии : диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук. Улан-Удэ, 2017. 141 с.
2. Ganteaume A., Camia A., Jappiot M. [et al.] A Review of the Main Driving Factors of Forest Fire Ignition Over Europe // Environmental Management. 2013. Vol. 51 (3). P. 651–662.
3. Lamentowicz M., Słowiński M., Marcisz K. [et al.] Hydrological dynamics and fire history of the last 1300 years in Western Siberia reconstructed from a high-resolution, ombrotrophic peat archive // Quaternary Research.
2015. № 84(3). P. 312–325.
4. Page S.E., Baird A.J. Peatlands and global change: response and resilience // Annu. Rev. Environ. Resource.
2016. № 41. P. 35–57.
5. Sinyutkina A.A., Gashkova L.P., Koronatova N.G. Post-fire ecological consequences within the drained site of the Great Vasyugan Mire: retrospective water-thermal regime and pyrogenic disturbance estimation // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2020. Vol. 408. Р. 012037. doi: 10.1088/1755-1315/408/1/012037
6. Stirling E., Macdonald L.M., Smernik R.J., Cavagnaro T.R. Post fire litters are richer in water soluble carbon and lead to increased microbial activity // Applied Soil Ecology. 2019. № 136. Р. 101–105.