Вещественный состав торфов Тимирязевского болота (Томск, Западная Сибирь)

Abstract

Актуальность. Болота одновременно являются индикатором состояния окружающей среды в целом и связанных с болотами речных и подземных вод, в частности. Это определяет необходимость изучения состояния болот, особенно в районе размещения крупных водозаборов, например, Томского подземного водозабора. Цель: выявление изменений по глубине торфяной залежи Тимирязевского болота (западная окраина г. Томска, Западная Сибирь) химического состава торфов (кислотных вытяжек) и ассоциаций минеральных включений в торфяной залежи как индикаторов природно-антропогенных условий формирования болота. Методы: методы определения химического (включая масс-спектрометрический с индуктивно связанной плазмой) и минерального состава (сканирующая электронная микроскопия с локальным энергодисперсионным анализом), статистические методы. Результаты и выводы. Для переходного Тимирязевского болота в долине реки Томь у г. Томска выявлено неоднородное изменение зольности, Al, Ti, Cr и ряда других элементов с максимумами в верхней и нижней частях торфяной залежи пропорционально источнику минерального вещества (в верхней части залежи - пылевые выпадения, в нижние подстилающие грунты). С учетом данных, ранее полученных на Васюганском болоте, сделано предположение о наличии общего механизма формирования вещественного состава торфов и трансформации минерального вещества в болотах на основе фильтрационных свойств среды. Основные черты указанного выше механизма заключаются в биохимической трансформации минеральных веществ, поступающих из атмосферы, с поверхностным и подземным стоком с суходолов, в результате чего в деятельном горизонте вещество находится во взвешенном, коллоидном и растворенном состоянии, а в инертном горизонте с большей интенсивностью формируются минеральные фазы. На поверхности последних, а также на частицах гидроокислов происходит соосаждение ряда микроэлементов и формирование аутигенных минералов, в том числе фосфатов редкоземельных элементов. Скорость и направленность этих процессов зависит от геоморфологических и гидрологических условий, определяющих возникновение и функционирование геохимических барьеров.

Relevance. Mires are simultaneously the indicator of the environment condition, including the river and ground waters connected to mires. It is especial in the area of accommodation of a large drinking water supply system, for example, the Tomsk system of drinking water supply from groundwaters. The aim of the research is to reveal the changes of the chemical composition (acid peat extracts) and mineral inclusions as indicators of mire formation conditions according to nature and anthropogenous influence in the peat deposit of the Timiryazevo mire (the western corner of Tomsk city, Western Siberia). Methods: methods of definition of chemical and mineral composition of peat and soils, statistical methods. Results and conclusions. An uneven change of ash content, Al, Ti, Cr and other elements was revealed with a maximum in the upper and lower layers of the peat deposit in proportion to mineral sources (atmospheric dust and underlying clays, respectively) for mesotrophic Timiryazevo mire in the Tom river valley near the Tomsk city. An assumption is made about the presence of a general mechanism for peat formation and the transformation of mineral inclusions in mires based on the environment filtration properties taking into account the previously obtained data for the Vasyugan mire. The main features are the biochemical transformation of mineral substances coming from the atmosphere, or surface and ground flow from drylands. As a result, the substance is in a dissolved, colloidal and suspended form in the active horizon. Mineral phases are formed in the inert horizon. Trace elements co-precipitate on the surface of these particles (also particles of hydroxides) and authigenic minerals including phosphates of rare earth elements are formed. The velocity and direction of these processes depend on the geomorphological and hydrological conditions that determine the emergence and functioning of geochemical barriers.