Элементный состав макрофитов термокарстовых озер Западной Сибири

Abstract

Актуальность. Растения-макрофиты являются одним из ключевых звеньев накопления химических элементов в озерных экосистемах, несмотря на это в настоящее время остается практически не изученным вопрос элементного состава макрофитов термокарстовых озер Западной Сибири и аккумуляции ими химических элементов относительно донных отложений и поровой воды. Цель: описание формирования элементного состава видов макрофитов термокарстовых озер севера Западной Сибири и выявление возможности их использования в биомониторинге. Объектами исследования служили растения-макрофиты (Hippuris vulgaris L., Glyceria maxima (Hartm.) Holmb., Comarum palustre L., Ranunculus spitzbergensis Hadac, Carex aquatilis Wahlenb s. str., Menyanthes trifoliata L.), донные отложения, поровые воды донных отложений термокарстовых озер севера Западной Сибири. Методы. Исследование элементного состава образцов проводилось методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП/МС, Agilent Technologies, 7500 се), концентрации анионов в образцах воды определялись методом жидкостной хроматографии (Dionex ICS/2000), определение растворенного органического углерода проводилось методом инфракрасной спектроскопии (TOC/VCSN, Shimadzu), содержание органического углерода донных отложений определялось методом инфракрасной спектрометрии (Horiba Jobin Yvon Emia/320V C/S Analyzer). Статистическая обработка данных проводилась с использованием пакета программ STATISTICA 6.0.Результаты. Коэффициенты биологического накопления химических элементов в макрофитах относительно донных отложений и поровой воды были рассчитаны для четырех ключевых термокарстовых озер. Было показано, что водными растениями термокарстовых озер Западной Сибири активно накапливаются макроэлементы (Na, Mg, Ca), некоторые тяжелые металлы и металлоиды (Ni, Cu, Zn, Co, As, Cd), а также B и Mo. Высокие коэффициенты накопления тяжелых металлов могут говорить о существенной фиторемедиационной функции растений-макрофитов данной территории.

Relevance. Macrophytes are one of the key participants in accumulation of chemical elements in lake ecosystems, but despite this, the issue of elemental composition of macrophytes of thermokarst lakes in Western Siberia and accumulation of chemical elements relative to the sediments and pore water remains practically unexplored. The aim of the research is to describe the formation of elemental composition of macrophyte species of thermokarst lakes in the north of Western Siberia and to identify the possibility of their use in biomonitoring. The objects of research were macrophyte plants (Hippuris vulgaris L., Glyceria maxima (Hartm.) Holmb., Comarum palustre L., Ranunculus spitzbergensis Hadac, Carex aquatilis Wahlenb s. Str., Menyanthes trifoliata L.), sediments and pore waters of thermokarst lakes of the north of Western Siberia. Methods. The elemental composition of the samples was studied by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP/MS, Agilent Technologies, 7500 se), the concentration of anions in water samples was determined by liquid chromatography (Dionex ICS/2000), the dissolved organic carbon was defined by infrared spectroscopy TOC/VCSN, Shimadzu), the organic carbon content of the sediments was determined by infrared spectrometry (Horiba Jobin Yvon Emia/320V C/S Analyzer). Statistical processing of data was carried out using the STATISTICA 6.0 software package. Results. The coefficients of biological accumulation of chemical elements in macrophytes relative to sediments and pore water were calculated for four key thermokarst lakes. It has been shown that macronutrients (Na, Mg, Ca), some heavy metals and metalloids (Ni, Cu, Zn, Co, As, Cd), as well as B and Mo are actively accumulated in water plants of thermokarst lakes of Western Siberia. High coefficients of accumulation of heavy metals indicate a significant phytoremediation function of macrophytes in a given territory.