1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Почвоведение
  4. № 3, 2022

Почвоведение, 2022, № 3, стр. 296-314

Формирование состава полициклических ароматических углеводородов бугристых болот в зональном ряду лесотундра–северная тундра

Е. В. Яковлева a, *, Д. Н. Габов a, Р. С. Василевич a

a Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук
167982 Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 28, Россия

* E-mail: kaleeva@ib.komisc.ru

Поступила в редакцию 30.06.2021
После доработки 06.09.2021
Принята к публикации 29.10.2021

Полный текст (PDF)

Аннотация

Исследовано накопление полициклических ароматических углеводородов в растениях и торфе болот трех природных подзон: лесотундры, южной тундры и северной тундры. Определение содержания полиаренов проведено методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Отсутствие статистически значимых различий в накоплении ПАУ растениями одного вида в исследованных экотонах определяет возможность экстраполировать данные по составу ПАУ исследованных растений на другие фоновые бугристые болота. В верхней части профиля состав ПАУ торфа определялся составом ПАУ доминирующей растительности. Выявлены высокие значения коэффициентов корреляции состава ПАУ растений-доминантов ботанического состава и торфа. Постепенное разложение травянистых и древесных остатков, обогащенных лигнином, приводило к новообразованию в торфе тяжелых структур полиаренов, отсутствовавших в составе растений. Коэффициенты корреляции состава ПАУ торфа и растений уменьшались с увеличением глубины и степени разложения торфа. Для всех исследуемых торфяников выявлена тенденция обратной зависимости в накоплении нафталина и бенз[ghi]перилена и уменьшении содержания ПАУ в верхних слоях многолетней мерзлоты. Содержание полиаренов в слоях многолетней мерзлоты определялось историческими особенностями формирования торфяников. В слоях торфяников, формировавшихся в период климатического оптимума голоцена в условиях избыточного увлажнения, выявлены пиковые значения содержания 5–6-ядерных структур ПАУ, главным образом бенз[ghi]перилена. Для торфяников, сформировавшихся как верховое или переходное болото и возникших в суббореальный период, повышенных концентраций бенз[ghi]перилена не обнаружено. Вероятной причиной уменьшения содержания ПАУ в торфяниках от лесотундры и южной тундры к северной тундре может быть понижение температуры почв при движении с юга на север.

Ключевые слова: болотные растения, торф, полициклические ароматические углеводороды, Fibric Floatic Cryic Histosol, Fibric Folic Cryic Histosol, зональный ряд почв

ВВЕДЕНИЕ

Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) – это канцерогенные и мутагенные органические соединения бензольного ряда [35, 41, 49], которые могут синтезироваться растениями [4, 59]. Растения естественных экосистем характеризуются незначительным накоплением полиаренов, в основном низкомолекулярных [28, 46, 62].

В высоких широтах бугристые болота занимают значительную часть поверхности суши и являются основными резервуарами углерода. Химический состав болотных растений к настоящему времени мало исследован. Существует ряд работ по изучению влияния процессов выгорания [56] и различных промышленных объектов на изменение состава ПАУ растений [45]. Показано, что состав ПАУ торфяников может определяться видовым разнообразием болотных растений. Торф, образованный Sphagnum и Ledum, характеризовался разным составом ПАУ, хотя содержание ПАУ в растениях было подобным. Данный факт авторы объясняют низкой скоростью разложения Sphagnum относительно Ledum [57].

Принято считать, что основным источником ПАУ является антропогенная деятельность человека [26, 48, 53, 55]. Распределение ПАУ по профилю торфяников иногда используют в качестве индикатора исторической деятельности человека [40]. Для торфяников тундровой зоны антропогенный механизм образования ПАУ маловероятен, так как освоение и развитие промышленности в исследуемом регионе началось в 30-е–40-е годы XX в. Согласно данным, полученным при датировании торфяников тундровой зоны, скорость их формирования в последнее тысячелетие была очень низкой 0.06–0.10 мм/год [31]. За 100-летний период мог образоваться слой торфяника до 5 см. И так как миграция ПАУ в торфяниках вследствие их гидрофобности слабо выражена, именно этот слой теоретически мог быть подвержен атмосферному воздействию.

Исследуемые участки находятся на значительном удалении от промышленных предприятий и урбанизированных центров, поэтому современное их влияние на состав ПАУ растений и верхние слои торфяников также ограничено. При этом остается возможность глобального переноса ПАУ, вклад которого позволяет оценить изучение ледяных кернов в отдаленных районах. Так, исследование льда, проведенное в Гренландии в 1991–1994 гг., продемонстрировало, что ПАУ могут поступать с атмосферными осадками даже в столь отдаленные районы. Содержание ПАУ в кернах льда минимально и достигает для флуорантена и пирена от 0.1 до 4.7 нг/г, для тяжелых ПАУ, таких как бенз[g,h,i]перилен от 0.05 до 0.18 нг/г [44]. По данным других исследователей максимальное суммарное содержание ПАУ в снежном покрове Гренландии отмечено в приповерхностном слое и составило 1.9 нг/кг [51]. Обзор накопления ПАУ в Арктических регионах показал, что ПАУ в основном накапливаются локально в экосистемах в регионах с развитой промышленностью, но действительно достигают Арктики за счет атмосферного переноса на большие расстояния, при этом их содержание минимально и часто ниже пределов обнаружения [20]. В снежном покрове и ледяных кернах окраинных морей Северного Ледовитого океана – Баренцевом, Карском, Лаптевых и Восточно-Сибирском – средние концентрации ПАУ составляют 5 нг/л, что соответствует их фоновым значениям в шельфовых акваториях. Состав углеводородов снега и льда не выявил влияния антропогенных поступлений [47].

Некоторые авторы объясняют повышенные концентрации 3–6-ядерных ПАУ в активном слое и слоях многолетней мерзлоты торфяников двумя основными факторами – диагенезом (процессами почвообразования) и вулканической деятельностью [40]. О том, что трансформация сложных органических веществ в процессе почвообразования является одним из основных источником образования ПАУ в торфяниках, говорят и другие авторы [43]. Сведения о присутствие вулканической деятельности в регионе нашего исследования отсутствуют. Более того, исследованный участок значительно удален от действующих (действовавших) вулканов. Таким образом, мы предполагаем, что формирование состава ПАУ тундровых торфяников обусловлено процессами педогенеза.

В работе [27] демонстрируются доказательства того, что лигнин является основным источником органического вещества не пирогенного генезиса в почве, в том числе конденсированных ароматических молекул. В природе наиболее эффективную биодеградацию лигнина осуществляют базидиомицеты, принадлежащие к группе “грибы белой гнили” [15]. Показано, что изменение температурного режима приводит к изменениям в функциональных группах грибов [21, 54]. Грибы, потенциально способные разлагать целлюлозу, доминировали при +4°C, тогда как при температуре +8°С преобладали потенциально разлагающие лигноцеллюлозу грибы. Изменения состава микробиоты могли сказываться на составе ПАУ торфа исследуемых зон, что делает интересным исследование изменения массовой доли ПАУ в торфяниках в зональном ряду [21].

Цель работы – изучить особенности влияния состава ПАУ болотных растений и ботанического состава торфа на содержание полиаренов в торфяных отложениях в зональном ряду лесотундра – северная тундра.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Исследования проведены в трех природных подзонах: лесотундре (уч. 1), южной тундре (уч. 2а и 2б) и северной тундре (уч. 5). Районы исследования расположены в Большеземельской тундре: в лесотундре в бассейне р. Усы, РК, в южной тундре в бассейне р. Хасырей-Ты-Вис, на границе РК и НАО и в северной тундре в восточной части Печорской губы (НАО), на территории распространения массивно-островной и сплошной многолетней мерзлоты [5].

В лесотундре исследования проведены в пределах плоско-бугристо-мочажинного комплекса на торфяной олиготрофной (мерзлотной) почве бугров и в торфяной олиготрофной почве мочажин. Болотный массив представляет собой бугристо-мочажинный комплекс с термокарстовыми озерами. В границах болота преобладают по площади торфяные бугры различной формы.

Торфяная олиготрофная (мерзлотная) почва бугров (уч. 1). Hemic Folic Cryic Histosol. Координаты: 67°03′ N, 62°56′ E. Почва описана в 7 км к юго-западу от ст. Сейда. Разрез заложен на бугре диаметром 10–12 м. Высота бугра 0.5–1.0 м. Глубина залегания многолетней мерзлоты 40 см. Микрорельеф мелкобугорковатый. В растительном покрове Polytrichum commune, Pleurozium schreberi, Dicranum elongatum, Flavocetraria nivalis, Cladonia (C. arbuscula, C. rangiferina, Cladonia coccifera, C. gracilis, C. crispata), Empetrum hermaphroditum, Vaccinium vitis-idaea, Rubus chamaemorus, Vaccinium uliginosum и Betula nana по краям бугра.

Торфяная олиготрофная почва мочажин (уч. 1). Fibric Floatic Histosol. Координаты: 67°03′ N, 62°56′ E. Разрез заложен в периферийной части болотного массива, в мочажине, расположенной к северу от деградированного бугра. Мочажина, обводненное понижение между плоскими буграми, вытянутое с севера на юг. Размеры: ширина в участке отбора 5(7) м, длина до 30 м. Глубина залегания многолетней мерзлоты 187 см, уровень грунтово-болотных вод 30–40 см. Растительный покров преимущественно образован пушицево-сфагновыми и осоково-сфагновыми фитоценозами. В травяно-кустарничковом ярусе доминирует Eriophorum russeolum, встречаются Carex limosa или C. rotundata. Напочвенный покров образован сфагновыми (в основном Sphagnum riparium, S. lindbergii, S. balticum) и бриевыми (Warnstorfia exannulata, W. fluitans и др.) мхами.

На большей части территории исследуемых участков южной тундры преобладают невысокие холмы и гряды ледникового и гляцио-морского происхождения, чередуются с широкими лощинами и озерными котловинами.

Торфяная олиготрофная (мерзлотная) почва бугров (уч. 2а). Fibric Folic Cryic Histosol. Координаты: 67°42′31.0″ N, 63°24′47.9″ E. Участок расположен в 4.5 км к югу от оз. Лекъямботы в приозерной депрессии на водоразделе малых рек Лекъямботывис и Нястишор. Территория ранее была занята озером, у которого по каким-то причинам понизился уровень воды, но избыточное увлажнение сохранилось. Разрез заложен на обширном плоском бугре, размером 17 на 35 м. Высота бугра 1–1.5 м. Глубина залегания многолетней мерзлоты 48 см. Микрорельеф мелкобугорковатый. В сообществе господствует Ledum decumbens, в значительном обилии присутствуют Rubus chamaemorus, Vaccinium vitis-idaea среди лишайников преобладают виды р. Cladonia, мхи представлены Polytrichum juniperinum, P. Strictum, Ptilidium ciliare, Sphagnum flexuosum, видами p. Dicranum.

Торфяная олиготрофная (мерзлотная) почва мочажин (уч. 2а). Fibric Floatic Cryic Histosol. Разрез заложен в периферийной части болотного массива, в мочажине, расположенной в 100 м к юго-востоку от разреза Р-2а-1. Мочажина, обводненное понижение между плоскими буграми, вытянутое с северо-востока на юго-запад. Размеры: ширина в участке отбора 8.5 м, длина до 20 м. Глубина залегания многолетней мерзлоты 38 см. В травяно-кустарничковом ярусе доминирует Carex rotundata. Напочвенный покров образован Sphagnum flexuosum и Warnstorfia fluitans.

Торфяная олиготрофная (мерзлотная) почва бугров (уч. 2б). Fibric Folic Cryic Histosol. Координаты: 67°45′17.4″ N, 63°17′33.2″ E. Разрез заложен на плоском торфяном плато на территории НАО в 28 км к СЗ от п. Воргашор, 3.5 км к западу от оз. Лекъямботы, в бассейне р. Лекъямбо-Ты-Вис. Глубина залегания многолетней мерзлоты – 26 см. Поверхность плато имеет бугорковатый микрорельеф, в растительном покрове преобладают Ledum decumbens, Rubus chamaemorus, мохово-лишайниковый покров сложен Polytrichum commune, Pleurosium schreberi, видами р. Dicranum, р. Cladonia.

Торфяная олиготрофная (мерзлотная) почва мочажин (уч. 2б). Fibric Floatic Cryic Histosol. Разрез заложен в центре естественной трещины, пересекающей торфяное плато, в 30 м к юго-западу от разреза Р-2б-1. Ширина трещины 1–1.5 м, длина – 25–30 м. Глубина залегания многолетней мерзлоты – 80 см. Микрорельеф практически не выражен, участок ровный без видимых гряд. В растительном покрове преобладают сфагновые мхи, Rubus chamaemorus, Eriophorum scheuchzeri.

В северной тундре объекты исследования находятся на побережье Баренцева моря (Ненецкий АО) в пределах плоско-бугристо-мочажинного комплекса на торфяных олиготрофных (мерзлотных) почвах бугров и на торфяных олиготрофных (мерзлотных) почвах мочажин. Участок располагается на выровненной поверхности прибрежной равнины, которая характеризуется наличием обширных депрессий и соответственно вследствие слабого дренажа практически вся занята плоскобугристыми болотными комплексами, перемежающимися с сетью малых рек, ручьев и озерной мозаикой.

Торфяная олиготрофная (мерзлотная) почва бугров (уч. 5). Hemic Folic Cryic Histosol. Координаты: 68°35′ N, 55°55′ Е. Центр гряды плоскобугристого болота. Форма бугра сложная, многоугольная, вытянутая с севера на юг, с резко вдающимися депрессиями мочажин и озерных понижений. На бугре присутствуют морозобойные трещины, пересекающие гряды поперек и оголенные пятна без растительного покрова d 0.3–0.7 м. Растительность: лишайники, бриевые мхи, багульник, морошка, подбел, водяника, брусника. Многолетняя мерзлота залегает на глубине 29–30 см.

Торфяная олиготрофная (мерзлотная) почва мочажин (уч. 5). Fibric Floatic Cryic Histosol. Координаты: 68°35′ N, 55°55′ Е. Понижение рельефа, мочажина. Многолетняя мерзлота залегает на глубине 38–40 см, с глубины 60–70 см обнаруживаются минеральные включения.

Исследованы виды растений разных групп, доминирующие в растительном покрове болот и ботаническом составе торфа.

В лесотундре проведен отбор следующих видов растений: Polytrichum strictum Brid., Sphagnum riparium Angstr., Carex limosa L., Eriophorum russeolum Fries, Eriophorum vaginatum L., Comarum palustre L., Carex aquatilis L., Equisetum fluviatile L., Betula nana L., ветви и листья Salix lapponum L., ветви и листья Betula pubescens Ehrh. и побеги Picea abies L. возраста 1–7 лет.

В южной тундре на уч. 2а были отобраны: Sphagnum riparium, Sphagnum russowii, Rubus chamaemorus, Eriophorum russeolum, Eriophorum scheuchzeri, Carex aquatilis, Camarum polustre, Vaccínium uliginósum и Betula nana. На уч. 2б: Sphagnum riparium, Rubus chamaemorus, Eriophorum russeolum, Camarum polustre, Ledum palustre и Betula nana.

В северной тундре были отобраны виды: Flavocetraria nivalis, Alectoria nigricans, Sphagnum lindbergii, Cárex aquátilis, Eriophorum russeolum, Ledum decumbens, Rubus chamaemorus, Betula nana, Salix lapponum.

Отбор и пробоподготовка проб торфа проведены согласно ГОСТ 17644-83 и ГОСТ 11306-2013. Типы почв определены согласно “Классификации и диагностике почв России” (2004) [10] и WRB [30]. До границы многолетней мерзлоты послойный отбор проб произведен через каждые 5–10 см, далее каждые 10–20 см. Образцы почв и растений высушивали при комнатной температуре, измельчали и проводили химический анализ на содержание полиаренов. Химико-аналитические исследования торфа и растений методом ВЭЖХ выполняли в ЦКП “Хроматография” Института биологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН. Для этого 1 г сухого измельченного образца торфа или растений помещали в экстракционную ячейку и трижды экстрагировали смесью дихлорметан : : ацетон (1 : 1) при температуре 100°С. Полученные экстракты концентрировали на аппарате Кудерна-Даниша до объема 1–2 см3, затем добавляли 3–5 см3н-гексана и испаряли экстракты до объема 1–2 см3. Разделение экстрактов проводили с помощью колоночной хроматографии с использованием оксида алюминия для удаления примесей, мешающих определению ПАУ. Элюат концентрировали на аппарате Кудерна-Даниша до объема 1–2 см3, затем добавляли 3 см3 ацетонитрила и сушили до 1–2 см3. Концентраты проб анализировали методом обращенно-фазовой ВЭЖХ в градиентном режиме и спектрофлуориметрическим детектированием (“Люмахром”, Lumex, Россия). Методика химического анализа подробно описана в источниках [17, 18]. Статистическая обработка результатов проведена с использованием программного пакета Statistica 6.1.

Анализ ботанического состава и степени разложения торфа выполнены в лаборатории болотных экосистем Института биологии Кар НЦ РАН. Данные ботанического состава представленные на рис. S1–S8 .

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

ПАУ в растениях. Исследование накопления ПАУ в болотных растениях трех природных подзон позволило выявить общие закономерности формирования состава ПАУ (рис. 1). В растениях всех исследованных подзон доминируют низкомолекулярные ПАУ (95–100% от общей суммы ПАУ). Повышенное содержание легких ПАУ в растениях болот отмечается в литературе [57]. Всего в растениях разных видов идентифицировано 11 ПАУ: нафталин, флуорен, фенантрен, антрацен, флуорантен, пирен, хризен, бенз[a]антрацен, бензо[b]флуорантен, бензо[k]флуорантен, бенз[a]пирен. Состав ПАУ растений разных видов тесно коррелирует от r = 0.63 до 1.00 (при n = 11, p < < 0.05, rcr = 0.55)

Максимальное содержание ПАУ среди растений лесотундры 391–435 нг/г было выявлено в Polytrichum strictum, побегах Picea abies, ветвях Betula pubescens, в меньшей степени (271–277 нг/г) в ветвях Salix lapponum и Betula nana. Затем по количеству ПАУ следуют Sphagnum riparium (135 нг/г) и Cárex limoza (191 нг/г). Максимальным содержанием ПАУ среди растений южной и северной тундры, где древесные виды и Polytrichum strictum не анализировали, отличаются сфагновые мхи Ledum и Cárex aquátilis; массовая доля ПАУ в них составила 120–180 нг/г. Выявленное повышенное содержание ПАУ в Betula nana и Salix lapponum лесотундры связано с активным корневым поглощением нафталина из болотных вод, обогащенных данным соединением в связи со значительным содержанием в верхних торфяных горизонтах. По нашему мнению, в торфе ПАУ находятся в малодоступном для растений состоянии. Участки наших исследований достаточно обводнены. Установлено, что ПАУ пассивно поглощаются растениями вместе с водой и питательными веществами [33]. Транслокация ПАУ из надземных органов в корни не доказана [19, 36]. Следовательно, можно предположить, что ПАУ аккумулируются из болотных вод, в которых они находятся в растворенном состоянии [29, 34]. Существуют данные, что Salix sp. могут служить “органическими насосами” для удаления большого количества воды с загрязненных территорий [19], вместе с водой в растения поступают и легкорастворимые ПАУ, такие как нафталин. Этим может быть объяснен факт повышенных концентраций нафталина в кустарниках и деревьях лесотундры, в составе торфа которых содержится значительное количество нафталина. Виды с мощной корневой системой способны поглощать растворенные ПАУ из болотных вод. В экотоне южной и северной тундры таких закономерностей не выявлено, по-видимому, в связи с более низким содержанием нафталина в верхних слоях торфяников.

Для видов рода Sphagnum и Cárex aquátilis на всех исследованных участках характерно повышенное относительно других видов содержание тяжелых ПАУ. Вероятно, это связано с тем, что мхи могут аккумулировать ПАУ всей поверхностью, а для осок с мощной и хорошо разветвленной корневой системой возможен корневой путь поступления ПАУ. В целом присутствие 5–6-ядерных ПАУ в растениях минимально. Зачастую высокомоллекулярные ПАУ в растениях и почве не обнаруживаются, что связывают с отсутствием непосредственных источников загрязнения [43].

Присутствие полиаренов в растениях исследуемых болот может быть обусловлено рядом факторов: образованием ПАУ в растениях [4], поглощением ПАУ растениями из болотных вод [29, 34] и поступлением из атмосферы [26, 47, 48, 62].

Существуют предположения, что низкомолекулярные ПАУ могут синтезироваться растениями [4]. Наши эксперименты подтвердили, что растения, выращенные на незагрязненной почве, содержали в незначительном количестве легкие полиарены [16, 60]. Другие авторы указывают, что ПАУ входят в состав воска на поверхности листьев [23, 38]. Присутствие нафталина, фенантрена и перилена в растениях, особенно в стволах деревьев, указывает на их биологическое происхождение [37]. Существуют данные, что содержание ПАУ в кутикуле уменьшается с увеличением содержания воска [39, 58], что подтверждает естественное происхождение ПАУ в растительных восках. К настоящему моменту механизм синтеза ПАУ в растениях четко не установлен. Исследованиями 80-х годов лабораторно подтверждено образование фенантрена из стеролов в результате деструкции алифатических структур [14]. Стероидные структуры, содержащие гидроксильную группу, являются типичными составляющими липидов высших растений. В растениях присутствуют такие производные фенантрена, такие как абиетиновая и левопимаровая кислоты. Схема образования фенантрена из абиетиновой кислоты включает последовательную ароматизацию нафтеновых колец и потерю метильных заместителей, конечным продуктом которой является фенантрен. Показана возможность образования хризена в растениях [11, 14]. Хризен в растениях может быть продуктом превращения пентациклических тритерпеноидов с шестичленным Е-кольцом, являющихся основными компонентами воска высших растений. Известно, что физиологически-активные соединения (витамины, гормоны) имеют в структуре молекулы 2–3-ядерные структуры нафталинового и фенантренового типа. Современных исследований механизмов образования ПАУ нами не обнаружено. Многими учеными установлена возможность переноса ПАУ на дальние расстояния [20, 44, 51]. Так как растения способны активно накапливать полиарены из окружающей среды, вопрос о синтезе ПАУ в растениях остается дискуссионным.

Выполненные в последнее время исследования льда и снежного покрова Баренцева моря указывают на отсутствие аэротехногенного привноса ПАУ [46]. Одним из возможных источников нафталина в лесотундре является локальный перенос ПАУ из Воркутинского промышленного кластера – участка, находящегося в 70 км от исследованного. Согласно ранее полученным данным, пик накопления ПАУ в почвах и растениях в зоне действия угольной шахты Воркутинская приходится на расстояние 500 м, в зоне действия ТЭС – 1000 м [62]. Другие авторы показали, что суммарное содержание ПАУ в почвах на расстоянии около 1000 м от предприятий электростанции уменьшилось в 2 раза, большей дальностью распространения характеризовались низкомолекулярные ПАУ [26, 48]. То есть тяжелые ПАУ с малой вероятностью могли поступить с атмосферными аэрозолями в изученные районы, вероятность же попадания нафталина, как наиболее летучего компонента, существует.

Массовая доля ПАУ во мхах рода Sphagnum и травянистых растениях (Cárex aquátilis и Eriophorum russeolum) во всех исследованных подзонах примерно одинакова. Растения фоновых ключевых уч. 1, 2а, 2б и 5 довольно близки по составу ПАУ. Коэффициенты корреляции варьируют в пределах 0.96–0.99 для мха, травянистых растений и листьев кустарников, а для ветвей и корней кустарников составляют 0.67–0.87 (при n = 11, p < 0.05, rcr = 0.55). Статистическое подтверждение отсутствия различий в содержании большинства индивидуальных ПАУ в растениях одного вида для трех подзон позволяет экстраполировать данные по составу ПАУ изученных видов растений на другие фоновые бугристые болота.

ПАУ в торфе. Лесотундра. Растения напочвенного покрова и древесный опад служат основой формирования почв. Растительные остатки подвергаются разложению грибами и бактериями, поэтому состав ПАУ в процессе разложения может модифицироваться. Это ведет к значительным изменениям в составе ПАУ торфяников.

В торфяниках лесотундры идентифицировано 14 ПАУ [17]. Предположительно, высокомолекулярные ПАУ (дибенз[a,h]антрацен и бенз[ghi]перилен), не обнаруженные в растениях, могут образоваться из сложных органических соединений лигнина, пентациклических терпенов, ароматических структур, входящих в состав болотных растений [12, 16, 59]. Преимущественно биопедогенное происхождение тяжелых ПАУ показано рядом авторов [22].

В верхних слоях торфа бугра до 30 см доминируют низкомолекулярные структуры ПАУ, суммарное содержание ПАУ варьирует незначительно – в пределах 412–496 нг/г (табл. 1). Далее массовая доля ПАУ возрастает с глубиной. В слое 40–60 см выявлены пиковые содержания ПАУ – 8391 нг/г, в частности бенз[ghi]перилена – 7857 нг/г. В естественных биоценозах как правило отмечается равномерное уменьшение содержания полиаренов с глубиной [9]. С глубины 60 см происходит уменьшение концентрации всех полиаренов в многолетнемерзлых слоях. По всей глубине торфяника показана обратная зависимость содержания нафталина и бенз[ghi]перилена в торфяных слоях до 548 нг/г. Такая зависимость была ранее установлена и другими исследователями для торфа болот в Швейцарии [24].

Таблица 1.  

Массовая доля ПАУ в торфяниках лесотундры, нг/г

Горизонт, глубина, см Нафталин 2–4-ядерные ПАУ без нафталина Бенз[ghi]перилен 5–6-ядерные ПАУ без бенз[ghi]перилена ∑ПАУ
Торфяная олиготрофная (мерзлотная) почва бугров
Т1, 0–5 116 315 23 51 482
Т1, 5–10 222 193 13 30 445
Т2, 10–15 180 285 16 31 496
Т2, 15–20 197 184 16 36 417
Т3, 20–25 167 214 19 31 412
Т3, 25–30 187 247 25 37 471
Т3, 30–35 139 197 270 279 615
Т3, 35–40 123 286 1663 1704 2113
T4⊥, 40–60 108 376 7857 7908 8391
Т5⊥, 60–80 187 228 1873 1890 2304
Т6⊥, 80–100 92 268 410 420 780
Т7⊥, 100–125 69 233 140 151 452
Т7⊥, 125–150 77 314 1125 1163 1554
TCg⊥, 150–175 66 311 770 851 1229
Gh⊥, 175–200 119 254 165 176 548
Торфяная олиготрофная почва мочажин
Т1, 0–10 54 46 0 0 101
Т2, 10–18 143 140 0 37 319
Т3, 18–30 144 124 0 33 301
Т4, 30–40 99 65 6 3 172
Т5, 40–50 107 65 37 12 221
Т6, 50–60 101 97 5 5 208
Т7, 60–80 348 52 0 43 443
Т8, 80–100 168 36 0 28 231
Т9, 100–120 1749 32 24 24 1828
Т11, 120–135 975 51 68 9 1102
Т12, 135–150 703 63 3795 34 4595
Т13, 150–170 594 88 6453 47 7182
Т14, 170–190 742 111 21 059 171 22 084
TCg⊥, 190–207 1340 216 2256 312 4124

Сходным образом изменения в распределении ПАУ происходят в торфе мочажин. Легкие ПАУ превалируют в верхних слоях. Их доля достигает 100% от суммы ПАУ. Содержание полиаренов в торфе увеличивается с глубиной. Аналогично торфу бугров максимум накопления ПАУ (22 084 нг/г) проявляется на границе сезонно талого слоя (СТС) (170–190 см) и обусловлен, главным образом, увеличением содержания бенз[ghi]перилена (21 059 нг/г). В слое многолетней мерзлоты массовая доля ПАУ уменьшается до 4124 нг/г. Для торфа мочажин также характерна обратная тенденция в накоплении нафталина и бенз[ghi]перилена.

Торфяник мерзлотного бугра до глубины 25 см формируется как низинное болото, далее торфообразование проходит по верховому типу (рис. S1 ). Ботанический состав верхнего горизонта до 10 см представлен в основном Polytrichum sp., степень разложения торфа в данном слое составила 20–25%. Что обуславливает высокую степень корреляции состава ПАУ Polytrichum strictum с составом полиаренов торфа верхних слоев (r = 0.67, n = 28, p < 0.05, rcr = 0.36).

C глубиной (10–15 см) степень разложения торфа возрастает до 40%, коэффициент корреляции состава ПАУ торфа и растений доминантов ботанического состава достигает r = 0.80 (при n = 28, p < 0.05, rcr = 0.36) для Polytrichum strictum, Betula nana и ветвей Salix lapponum. Так как листья Salix lapponum разлагаются быстрее древесных остатков, для них был выявлен наименьший коэффициент корреляции r = 0.54 [3, 8].

Таблица 2.  

Массовая доля ПАУ в торфяниках южной тундры (уч. 2а), нг/г

Горизонт, глубина, см Нафталин 2–4-ядерные ПАУ без нафталина Бенз[ghi]перилен 5–6-ядерные ПАУ без бенз[ghi]перилена ∑ПАУ
Торфяная олиготрофная (мерзлотная) почва бугров
Т1, 0–5 91 48 2 6 147
Т1, 5–10 86 49 3 14 152
Т2, 10–15 110 21 1 3 135
T2, 15–20 93 22 3 5 122
T3, 20–25 106 18 13 9 146
T3, 25–30 174 27 12 20 234
T4, 30–35 182 33 3 61 280
T4, 35–40 199 54 6 62 320
T5, 40–45 247 56 8 57 367
T5, 45–48 218 45 7 64 335
T6⊥, 48–60 168 18 16 19 221
T7⊥, 60–70 124 32 3 37 196
T7⊥, 70–80 116 60 7 18 201
T8⊥, 80–90 660 49 10 47 765
T8⊥, 90–100 304 46 26 50 426
T9⊥, 100–110 141 133 30 129 434
T9⊥, 110–120 168 126 40 251 585
T10⊥, 120–130 55 77 413 251 795
TCg⊥, 130–148 24 59 12 201 297
Chg⊥, 148–158 30 29 4 112 174
Cg1⊥, 158–168 22 11 6 62 102
Cg2⊥, 168–200 17 7 10 20 54
Торфяная олиготрофная (мерзлотная) почва мочажин
Т1, 0–5 52 72 2 12 137
Т1, 5–10 60 98 7 30 194
Т2, 10–15 45 34 8 8 95
Т2, 15–20 76 45 5 5 132
Т3, 20–25 74 40 12 11 137
Т3, 25–30 149 40 6 11 206
Т4, 30–35 326 41 15 5 386
Т4, 35–38 492 47 0 24 564
Т5⊥, 38–50 121 37 0 5 163
Т6⊥, 50–60 36 25 0 5 66
ТС1, 60–70 15 17 0 0 32
ТС2⊥, 70–80 21 17 0 0 38
C, 80–90 12 16 0 0 28
Cg⊥, 90–100 10 16 0 0 26

На глубине 25–35 см торфообразование проходит по низинному типу в условиях избыточного увлажнения, в формирование ботанического состава торфа значительный вклад вносят виды Eriophorum и Carex. Коэффициенты корреляции с составом ПАУ торфа для растений минимальны, но значимы r = 0.41–0.52 (при n = 28, p < 0.05, rcr = = 0.36) для Eriophorum sp., Betula nana и ветвей Salix lapponum. Не значимые корреляции выявлены для Carex limosa и листьев Salix lapponum. Именно в этих слоях в торфе появляется бенз[ghi]перилен. В нашем случае при интенсивном разложении пушиц и осок может происходить разрушение лигнина, что приводит к новообразованию высокомолекулярных структур полиаренов. Как известно, древесные растения и травы содержат большее количество лигнина по сравнению со мхами. Для трав доля лигнина на сухой вес составляет 15–20%, тогда как для мхов – 8–10%. Для древесных пород значения достигают 30% [1, 12]. Важную роль в образовании полиаренов играет и высокая скорость разложения травянистых растений; по данным ряда исследователей она в 25 раз больше по сравнению со мхами [3]. На основании изучения природной модели разложения торфа можно предположить, что формирование торфа начинается с перекомбинации легких структур ПАУ, входящих в состав растений торфообразователей [17]. В ходе формирования торфяников высокомолекулярные органические соединения растений (главным образом травянистых) под действием микробиологических процессов постепенно разлагаются с новообразованием тяжелых структур ПАУ и появлением дополнительного количества легких полиаренов [8].

В глубоко расположенных горизонтах торфа корреляции между составом ПАУ торфа и современной растительностью не значимы, что обусловлено активной трансформацией хорошо разложенных органических растительных остатков с образованием большого количества высокомолекулярных ПАУ.

Для торфа мочажин получены взаимосвязи, идентичные выявленным для торфяного бугра. До глубин 60 см торф мочажин формируется по переходному типу. Степень разложения торфа в слое 0–60 см составила 5–15%, в ботаническом составе доминирует Sphagnum riparium с незначительной примесью Eriophorum sp. (рис. S2 ). В связи с низкой степенью разложения, состав ПАУ торфа верхних горизонтов и растений значимо коррелирует r = 0.83–0.88 (n = 84, p < 0.05, rcr = 0.30).

Увеличение степени разложения торфа до 30–40% на глубине 60–135 см ведет к уменьшению коэффициентов корреляции состава полиаренов торфа и растений, доминирующих в его ботаническом составе (Sphagnum riparium, Carex sp., Eriophorum sp., Betula pubescens) r = 0.61–78 (n = 56, p < < 0.05, rcr = 0.30). Полученные данные позволяют предположить, что состав ПАУ торфа на больших глубинах определяется не составом ПАУ в растений, а новообразованием 5–6-ядерных полиаренов в процессе торфообразования.

Корреляционные взаимосвязи между составом ПАУ растений и торфа на глубинах 135–200 см отсутствуют. Данные слои сформированы в условиях низинного болота, и именно в них выявлен пиковый рост содержания бенз[ghi]перилена, что соответствует данным, полученным для торфа бугра.

В целом корреляционный анализ показал, что степень разложения торфа оказывает влияние на взаимосвязь состава ПАУ растений и торфа, за исключением границы СТС и мерзлотных слоев. При высокой степени разложения торфа состав ПАУ растений в меньшей степени влияет на состав ПАУ торфа.

Южная тундра. Исследование содержания ПАУ торфяных бугров и мочажин южной тундры позволило идентифицировать 13 индивидуальных ПАУ. В торфе по сравнению с участком лесотундры не выявлено присутствие аценафтена. Содержание ПАУ в торфе на исследованных участках южной тундры (уч. 2а, табл. 2 и уч. 2б, табл. 3 ) сильно отличается. Так как возраст формирования бугров, согласно датированию, близок, возможно, различия ПАУ связаны с условиями образования торфяников. Торфяник бугра на уч. 2а возник в более сухих условиях и развивался как верховой на протяжении всей своей истории. Тогда как торфяник бугра уч. 2б оформился как низинный и проходил стадию сильного обводнения с присутствием в ботаническом составе роголистника, рдеста и других погруженных растений. Высокая степень разложения торфов свидетельствует о переменном водном режиме и активном разложении растительных остатков в торфе. На данной стадии формирования возможно дополнительное поступление полиаренов с грунтовыми водами. Эти факторы, наряду с особенностями ботанического состава, приводят к образованию повышенных концентраций тяжелых ПАУ, достигающих 116 484 нг/г в торфянике бугра на уч. 2б.

Для торфяников лесотундры также были характерны повышенные массовые доли тяжелых ПАУ и, в частности, бенз[ghi]перилена в слоях многолетней мерзлоты, формирование которых происходит на эвтрофной стадии болотообразования. Аномальные массовые доли бенз[ghi]перилена были описаны в других работах по исследованию торфяников при анализе глубоких слоев торфа [2, 13, 32]. Было показано, что бенз[ghi]перилен в торфяниках скорее всего имеет непирогенную природу и, вероятно, является продуктом трансформации лигнина, поскольку глубокие торфяные горизонты характеризуются повышенной массовой долей древесной и травянистой растительности и большой долей лигнина. Источником избыточного содержания ПАУ теоретически могли бы быть пожары, но на исследуемой территории в современный период пожарной активности зафиксировано не было. В более ранние периоды торфообразования пожары, возможно, проходили. В данной работе не анализировалось присутствие частиц углей или каких-либо других пирогенных изменений в исследованных горизонтах торфа. Но следует отметить, что исследования [25, 50], в том числе проведенные в данном регионе, не подтверждают существенного накопления бенз[ghi]перилена при пирогенном изменении органических горизонтов почв [6, 7].

Можно предположить, что активное образование тяжелых полиаренов из высокомолекулярных органических соединений торфа в период климатического оптимума обусловлено условиями интенсивного переувлажнения и избыточных температур. Основным источником сложных органических веществ – предшественников ПАУ, таких как лигнин, являются древесные и травянистые виды, преобладающие в ботаническом составе слоев торфа, которые отличаются пиковыми значениями 5–6-ядерных структур ПАУ.

Массовая доля ПАУ в почвах торфяных бугров уч. 2а до глубины 25 см остается неизменной (122–152 нг/г) и близкой к содержанию ПАУ в растениях. На глубинах 25–48 см содержание ПАУ в торфе возрастает в 2 раза, что обусловлено значительным увеличением содержания 5–6-ядерных ПАУ и нафталина. Повышение содержания ПАУ на границе СТС выявлено и в торфяниках лесотундры. В слоях многолетней мерзлоты (48–80 см) обнаружено уменьшение содержания ПАУ до значений верхних слоев также за счет тяжелых структур и нафталина. На глубинах 80–130 см содержание ПАУ резко (до 5 раз) возрастало по сравнению с верхними горизонтами. На глубине 80–100 см уменьшение содержания ПАУ обусловлено уменьшением количества нафталина, а на больших глубинах других 2–4-ядерных структур и тяжелых ПАУ, в том числе бенз[ghi]перилена. Ниже 130 см в органо-минеральных и минеральных слоях вследствие общего уменьшения содержания органического углерода происходит уменьшение содержания ПАУ до 54 нг/г. По всей глубине залегания торфяного бугра показана обратная взаимосвязь накопления нафталина и бенз[ghi]перилена, которая была характерна и для торфяников лесотундры. Причиной обратной связи между нафталином и бенз[ghi]периленом, выявленной на всех исследуемых объектах, может быть изменение кормодобывающей стратегии микроорганизмов торфа [38]. В условиях отсутствия легких веществ микробы прилагают максимальные усилия для добычи пищи из высокомолекулярных структур и производят большое количество нафталина, бенз[ghi]перилена и других высокомолекулярных ПАУ.

В почвах мочажин уч. 2а можно наблюдать минерализацию, а, следовательно, низкие концентрации ПАУ 32 нг/г уже на глубинах 60–70 см. Суммарное содержание ПАУ в верхних слоях (до 30 см) мочажин близко его содержанию в торфе бугров на тех же глубинах, что свидетельствует об их схожем формировании. На глубине 30–50 см содержание ПАУ возрастает до 386 нг/г, главным образом за счет нафталина. Максимальное содержание (564 нг/г) приходится на глубины 30–38 см, где увеличилось и содержание 5–6-ядерных ПАУ. Этот слой находится на границе СТС, как и на торфяном бугре. Тенденция обратной зависимости в накоплении нафталина и бенз[ghi]перилена также присутствует по всему профилю мочажины.

Содержание ПАУ в торфе бугра участка 2б больше, чем на уч. 2а, из-за огромных количеств бенз[ghi]перилена и в меньшей степени других тяжелых ПАУ в слоях 120–140 см.

В верхнем горизонте 0–5 см содержание ПАУ (167 нг/г) на глубине 5–50 см оно возрастает в 2–4 раза за счет нафталина и тяжелых ПАУ, такое же распределение характерно для участка 2а. Выявлена тенденция возрастания содержания тяжелых ПАУ и нафталина с глубиной. На глубинах 50–240 см показано резкое увеличение количества бенз[ghi]перилена с пиком на глубине 50–60 см – 1564 нг/г. Максимальное содержание бенз[ghi]перилена (115 613 нг/г) отмечено на глубине 160–180 см. Наивысшие количественные значения других тяжелых полиаренов 1147 нг/г выявлены на глубине 220–240 см, и в меньшей степени выражен на 160–180 см – 871 нг/г. На глубинах более 240 см в связи с включением минеральных отложений содержание всех ПАУ резко уменьшается до 35 нг/г. До глубины 220 см изменение содержание нафталина обратно изменению концентрации бенз[ghi]перилена, на большей глубине массовая доля данных соединений изменяется сходным образом.

Для мочажины уч. 2б характерны довольно низкие значения содержания полиаренов до глубины 40 см – 67–150 нг/г. В верхнем слое (0–5 см) отсутствовали тяжелые структуры, он был образован, по-видимому, не разложившейся растительностью. На глубине 40 см начался рост содержания ПАУ за счет тяжелых структур, в том числе бенз[ghi]перилена, с максимумом на глубине 50–60 см – 2465 нг/г. На глубине 70–80 см содержание ПАУ уменьшилось до 255 нг/г. Тенденция обратной зависимости массовой доли нафталина и бенз[ghi]перилена по профилю слабо выражена из-за отсутствия бенз[ghi]перилена в верхней части профиля. Данная мочажина не до конца оформлена, представляет собой протоку, поэтому низкие значения содержания ПАУ могут быть связаны с процессами вымывания их из профиля торфяника.

В целом распределение ПАУ в торфяных буграх южной тундры сходно, если не рассматривать дополнительный вклад бенз[ghi]перилена.

Торфяник бугра уч. 2а на протяжении всей истории формируется как верховое или переходное болото (рис. S3 ). Ботанический состав слоя 0–10 см на 55% образован кустарничками и кустарниками. Коэффициенты корреляции между составом торфа данных горизонтов и растений составили r = 0.91 для Betula nana, r = 0.92 для Vaccínium uliginósum (n = 26, p < 0.05, rcr = 0.39). Растительные остатки слабо разложены поэтому значительного содержания тяжелых структур ПАУ в торфе не обнаружено.

На глубине 10–30 см 40% ботанического состава торфа представлено осоками и пушицами. Коэффициенты корреляции для данных горизонтов торфа и Eriophorum scheuchzeri, Carex aquatilis равны r = 0.84 (n = 52, p < 0.05, rcr = 0.23). Степень разложения для данных горизонтов достигает 30%, что приводит к увеличению содержания дибенз[a,h]антрацена, бенз[ghi]перилена за счет разложения лигнина травянистых видов до структур ПАУ.

Слой торфа 40–100 см хорошо разложен и на 25–50% представлен древесными видами Betula sp. и на 45–70% пушицами. По-видимому, его формирование происходит в период климатического оптимума. Коэффициенты корреляции состава торфа и Eriophorum scheuchzeri меньше, чем для верхних слоев, но значимы r = 0.69 (n = 91, p < 0.05, rcr = 0.17). Следует отметить, что при однообразии ботанического состава и одинаковой степени разложения торфа в горизонтах 48–80 см наблюдается уменьшение содержания нафталина и тяжелых ПАУ. Возможно, выявленный минимум содержания ПАУ обусловлен климатическими особенностями, спровоцировавшими активное микробиологическое разложение ПАУ до простых соединений. Активному разложению ПАУ могут способствовать аэробные условия формирования торфяного бугра. В дальнейшем они “консервируются” в слое многолетней мерзлоты. Сезонно-талый слой (40–48 см) при этом находится в активной стадии разложения травянистой растительности, что провоцирует новообразование ПАУ. С глубины 80 см вновь отмечается увеличение содержания ПАУ.

С глубиной ботанический состав торфа изменяется и становится более разнообразным, появляется несколько видов осок и Equisetum, вклад древесных и кустарниковых растений уменьшается, с глубины 140 см в слоях преобладают минеральные включения почвообразующей породы. Это приводит к уменьшению коэффициентов корреляции состава ПАУ растений и торфа. Как и в условиях лесотундры установлена зависимость корреляции между составом ПАУ торфа и растений торфообразователей со степенью разложения торфа характерная для верхних слоев торфяника.

Торф мочажины уч. 2а также формируется как переходный и верховой (рис. S4 ). В верхней части профиля в ботаническом составе торфа доминируют сфагновые мхи (60–70%) и травянистые виды (20–30%). Коэффициенты корреляции между составом ПАУ торфа слоев 20–30 см и Sphagnum riparium и Sphagnum russowii составили r = 0.75–0.79 (n = 78, p < 0.05, rcr = 0.18) соответственно. Для Carex aquatilis и Eriophorum scheuchzeri r = = 0.86–0.88 (n = 78, p < 0.05, rcr = 0.18). Высокие коэффициенты корреляции во многом связаны с незначительной степенью разложения торфа – 15–20%.

С глубины 30–50 см степень разложения торфа увеличивается до 25–40%. Данный слой, по-видимому, сформирован в период климатического оптимума. Доля мхов в ботаническом составе уменьшилась до 30–35%, доля травянистых видов возросла до 60%. На глубине 40 см в составе торфа появляются древесные виды, доля которых максимальна в слое 40–50 см. В горизонтах СТС, где происходит активная трансформация растительных остатков на глубине 30–38 см выявлен пик накопления ПАУ. С глубины 38 см растительные остатки “законсервированы” и не подвергаются дальнейшей трансформации.

Коэффициенты корреляции для состава ПАУ слоев торфа 30–50 см и растений доминантов ботанического состава меньше, чем в верхних слоях. Для Sphagnum riparium и Sphagnum russowii они составили r = 0.60 и r = 0.66 (n = 39, p < 0.05, rcr = = 0.32), для Carex aquatilis и Eriophorum scheuchzeri r = 0.84 и r = 0.79 (n = 78, p < 0.05, rcr = 0.18) соответственно.

Горизонты 50–80 см содержат минимальное количество полиаренов. В ботаническом составе доминируют хорошо разложенные осоки и пушицы, их вклад достигает 95%. В торфе присутствуют глинистые и песчаные частицы. Коэффициенты корреляции для Carex aquatilis и Eriophorum scheuchzeri и торфа нижних горизонтов составили r = 0.88 (n = 52, p < 0.05, rcr = 0.23), коэффициенты могут быть достаточно высоки из-за максимального вклада данных видов в ботанический состав торфа.

Торф уч. 2б на начальном этапе развития формировался в эвтрофных условиях (рис. S5 ). Возможно, это определило значительные количественные отличия в накоплении ПАУ нижних слоев торфа. Ботанический состав верхних горизонтов (0–26 см) определяется главным образом слабо разложенными мхами, в том числе на 45–70% сфагновыми. Коэффициенты корреляции состава ПАУ мхов Sphagnum riparium и торфа значимы и составляют r = 0.42 (n = 52, p < 0.05, rcr = 0.23), такие низкие значения коэффициентов корреляции во многом связаны с пиком накопления бенз[ghi]перилена в слое торфа 5–10 см. Без учета данного значения коэффициент корреляции составляет r = 0.82 (n = 52, p < 0.05, rcr = 0.23). Образование данного соединения может быть обусловлено случайным привносом, так как оно не типично для верхних слоев фоновых торфяников. Для слаборазложившегося горизонта (0–5 см) коэффициенты корреляции состава ПАУ торф – Sphagnum riparium значительны r = 0.88 (n = 13, p < < 0.05, rcr = 0.56).

С глубины 26 см ПАУ находятся в “законсервированном” состоянии. Формирование слоев до глубины 80 см проходило в условиях переходного болота. В ботаническом составе доминируют осоки и пушицы (до 60%), присутствует 20–45% древесных и кустарниковых видов. Для данных слоев отмечено возрастание массовой доли тяжелых ПАУ и, главным образом, бенз[ghi]перилена, что может быть обусловлено образованием ПАУ при разложении лигнина травянистых и древесных видов. Степень разложения в данном горизонте возрастает до 30%. Активное образование бенз[ghi]перилена и других высокомолекулярных ПАУ в торфяных слоях приводит к резкому уменьшению коэффициентов корреляции между содержанием ПАУ в торфе и растениях. Для доминирующих в ботаническом составе торфа Carex aquatilis и Eriophorum russeolum и торфа горизонтов 26–80 см коэффициенты корреляции составляют r = 0.1 (n = 52, p < 0.05, rcr = 0.23). Для более глубоких слоев также не было выявлено значимых корреляций, что во многом обусловлено резким скачком содержания бенз[ghi]перилена. Пиковые значения содержания бенз[ghi]перилена характерны для низинной стадии формирования торфа с глубины 120 см. Степень разложения растений на данных глубинах не высока и составляет 20–25%. Это позволяет предположить возможные дополнительные источники ПАУ для данного торфяника, ПАУ могут поступать с грунтовыми водами в условиях интенсивного увлажнения. С глубины 260 см торф смешан с песком и глиной. Содержание ПАУ резко уменьшается и достигает такового верхних слоев.

Ботанический состав торфа мочажины уч. 2б на глубине 0–15 см представлен слаборазложившимся сфагновым торфом (до 90%) и пушицами (на 10%, рис. S6 ). Коэффициенты корреляции состава ПАУ торфа и мхов Sphagnum riparium достаточно высоки и составляют r = 0.90 (n = 39, p < < 0.05, rcr = 0.32), для Eriophorum russeolum r = 0.89 (n = 39, p < 0.05, rcr = 0.32).

Рис. 1.

Массовая доля ПАУ в растениях исследуемых природных зон, где 1 – лесотундра, 2 – южная тундра (участки 2а и 2б), 5 – северная тундра.

На глубинах 20–40 см содержание тяжелых ПАУ возрастает в 2–3 раза, что обусловлено увеличением в ботаническом составе торфа доли травянистых и древесных видов – источников лигнина. Степень разложения торфа варьирует в диапазоне 20–35% и возрастает с глубиной. Коэффициенты корреляции состава ПАУ торфа и мхов Sphagnum riparium составляют r = 0.73 (n = 39, p < 0.05, rcr = 0.32), для Eriophorum russeolum и Carex aquatilis r = 0.75 (n = 65, p < 0.05, rcr = 0.20). Уменьшение коэффициентов корреляции вероятно связано с увеличением степени разложения торфа.

В более глубоких слоях резко увеличивается массовая доля бенз[ghi]перилена, пиковый рост которого связан с присутствием в ботаническом составе торфа значительных количеств Carex cespitosa, Eriophorum и древесно-кустарничковых видов. Торф в данных слоях значительно разложен, что может привести к новообразованию бенз[ghi]перилена из сложных органических соединений – продуктов трасформации растительных остатков.

Данные, полученные для торфяников южной тундры, подтверждают закономерности, выявленные для лесотундры. Для торфяников уч. 2а показана сходная закономерность активного накопления полиаренов на границе СТС. Разница в накоплении ПАУ, обусловленная повышенными концентрациями бенз[ghi]перилена, вероятно объясняется, тем, что этот торфяник формировался в более сухих условиях, как верховой, на протяжении всей своей истории, тогда как торфяник уч. 2б – низинный и проходил стадию сильного обводнения. Низинная стадия формирования торфа характерна и для торфяников лесотундры.

Северная тундра. В бугристых торфяниках северной тундры, как и в южной, обнаружено 13 ПАУ [18]. Для торфяных бугров северной тундры (табл. 4 ) в слоях 0–30 см значения суммарного содержания ПАУ варьируют в небольших пределах (87–213 нг/г) и соответствуют данным, полученным для южной тундры. Отмечено резкое уменьшение содержания высокомолекулярных полиаренов на границе многолетней мерзлоты – до 2 нг/г. Суммарная массовая доля полиаренов также сокращается с глубиной (до 2 раз) в многолетнемерзлых слоях (30–80 см), а затем возрастает (до 476 нг/г) за счет прироста тяжелых структур полиаренов с максимальным содержанием на глубине 120–133 см. Слой торфа 120–133 см сформировался на низинной стадии образования, что совпадает с данными, полученными для торфяников ранее рассмотренных зон, и подтверждает гипотезу о формировании избыточных количеств тяжелых ПАУ в условиях сильного обводнения и повышенных температур и минерализации грунтовых и болотных вод. Увеличение доли минеральных отложений привело к резкому уменьшению массовой доли полиаренов на глубинах 133–188 см – до 5 нг/г. Массовые доли нафталина и бенз[ghi]перилена в слое 0–100 см демонстрируют обратную зависимость, установленную для других исследованных зон.

Распределение ПАУ в мочажинах аналогично таковому на бугре. Массовая доля ПАУ в СТС изменяется слабо – от 133 до 156 нг/г и в 2–4 раза уменьшается в многолетнемерзлых породах. Пиковых значений ПАУ в торфе мочажины не выявлено. До глубины 60 см имеет место обратная связь в накоплении нафталина и бенз[ghi]перилена.

Таблица 3.  

Массовая доля ПАУ в торфяниках южной тундры (уч. 2б), нг/г

Горизонт, глубина, см Нафталин 2–4-ядерные ПАУ без нафталина Бенз[ghi]перилен 5–6-ядерные ПАУ без бенз[ghi]перилена ∑ПАУ
Торфяная олиготрофная (мерзлотная) почва бугров
Т1, 0–5 75 81 11 0 167
Т1, 5–10 72 50 353 6 481
Т1, 10–15 116 85 23 15 239
T2, 15–20 150 118 12 29 309
T3, 20–26 104 51 14 19 189
T4⊥, 26–40 144 61 63 200 467
T5⊥, 40–50 198 305 131 113 747
T6⊥, 50–60 154 115 1564 38 1871
T7⊥, 60–80 250 107 173 80 610
T8⊥, 80–100 149 108 139 34 430
T9⊥, 100–120 148 106 1080 33 1367
T10⊥, 120–140 170 98 34 500 483 35 250
T11⊥, 140–160 154 59 87 618 580 88 410
T12⊥, 160–180 123 73 115 613 871 116 680
T13⊥, 180–200 188 254 44 779 477 45 698
T14⊥, 200–220 119 71 15 689 233 16112
T15⊥, 220–240 169 73 89 088 1147 90 478
T16⊥, 240–260 91 50 8313 89 8543
TCg⊥, 260–280 47 31 355 9 441
Gh⊥, 280–300 51 13 149 7 220
G⊥, 300–315 15 16 0 4 35
Торфяная олиготрофная (мерзлотная) почва мочажин
Т1, 0–5 42 46 0 0 87
Т1, 5–10 50 91 8 0 149
Т2, 10–15 37 62 16 21 137
Т2, 15–20 27 33 7 0 67
Т3, 20–25 40 34 39 0 112
Т3, 25–30 64 39 38 0 141
Т4, 30–35 60 39 44 0 142
Т4, 30–40 55 39 56 0 150
Т5, 40–50 51 56 167 99 373
Т6, 50–60 90 111 443 1821 2465
Т7, 60–70 109 36 226 84 455
Т8, 70–80 68 48 129 10 255

Верхние горизонты торфяника бугра формируются как верховое болото (рис. S7 ). В ботаническом составе слоя 0–28 см господствуют Eriophorum sp. и в меньшей степени Sphagnum sp. Представленный главным образом легко разлагаемыми травами [3], слой деструктирован на 40%. При этом коэффициенты корреляции состава ПАУ для представленных растительных видов и торфа довольно высоки r = 0.93–0.96 (n = 65, p < 0.05, rcr = 0.24). С глубиной (28–40 см) доминирование в ботаническом составе переходит к Sphagnum sp., степень разложения торфа несколько уменьшается, что приводит с одной стороны к росту коэффициентов корреляции состава Sphagnum lindbergii и Eriophorum russeolum и торфа до r = 0.97–0.98 (n = 13, p < 0.05, rcr = 0.55), с другой, к снижению содержания ПАУ в торфяном слое. На глубине 40–80 см коэффициенты корреляции растений-доминантов и торфа несколько уменьшаются – до r = = 0.87–0.91 (n = 39, p < 0.05, rcr = 0.32). С глубины 80 см в составе торфа появляются остатки Betula nana, что привело к увеличению содержания тяжелых полиаренов в торфе. Максимальный прирост ПАУ характерен для хорошо разложенного (40–45%) слоя 120–133 см, преимущественно представленного Eriophorum sp. и Cárex sp. Коэффициенты корреляции между составом ПАУ в торфе данного слоя и в растениях уменьшаются, но остаются значимыми r = 0.62–0.91 (n = 13, p < 0.05, rcr = 0.553). В целом выявлено уменьшение коэффициентов корреляции для растений разных видов и торфа с глубиной. Закономерности влияния степени разложения торфа на его состав ПАУ подтверждают данные, полученные для других исследованных зон.

Формирование мочажины проходит по верховому типу, что определяет отсутствие пика накопления ПАУ в слоях многолетней мерзлоты (рис. S8 ). Доминантом ботанического состава по всему профилю выступает Sphagnum sp. Cтепень разложения торфа возрастает по профилю с глубиной от 5 до 30%. При движении вниз по профилю уменьшается вклад в ботанический состав Eriophorum sp. и Cárex sp., он варьирует в пределах 5–30%. По всему профилю торфяника выявлены значимые корреляции состава ПАУ торфа и Sphagnum lindbergii (r = 0.81), Eriophorum russeolum (r = 0.84), Cárex aquátilis (r = 0.50, n = 163, p < 0.05, rcr = 0.16). Более низкие значения коэффициента корреляции для Cárex aquátilis объясняются присутствием в ботаническом составе торфа нескольких видов осок.

Выявлено уменьшение содержания ПАУ в торфе северной тундры по сравнению с лесотундрой и южной тундрой. Данный факт может быть связан с более холодными условиями формирования торфяника северной тундры [18]. Так лигнин, в результате деструкции которого в торф поступают значительные количества ПАУ, разлагается базидиомицетами [15]. Продемонстрирована зависимость функциональных групп грибов от температуры [21, 54]. Установлено, что для развития разрушающей лигнин микробиоты необходимы довольно высокие температуры – более +8°C. Предположительно при потеплении состав грибкового сообщества будет изменяться в пользу грибов, разлагающих лигнин и подобные устойчивые органические соединения [21].

Таким образом, тренды изменения содержания ПАУ в торфе на протяжении голоцена можно охарактеризовать следующим образом. При формировании торфа в период климатического оптимума голоцена в условиях избыточного увлажнения по низинному типу с преобладанием травянистой и древесной растительности в слоях торфа накапливаются значительные массовые доли тяжелых структур полиаренов. Такое явление обусловлено активным разложением при высоких температурах богатых лигнином трав и древесных видов. Затем в период похолодания синтезированные ПАУ консервируются в слоях многолетней мерзлоты. В период невысоких температур суббореального периода разложение трав и деревьев происходит в меньшей степени и соответственно ПАУ в торфе содержатся в меньших количествах, а в приповерхностных слаборазложенных слоях торфа его состав определяется составом ПАУ растений, доминирующих в растительном покрове болота и характеризуется незначительным количеством низкомолекулярных ПАУ.

Если формирование болота в атлантический период проходит по верховому типу, пикового накопления тяжелых ПАУ в торфяных слоях не происходит в связи со слабой способностью мхов – доминантов ботанического состава торфа – к разложению и низким содержанием в них лигнина. В условиях появления в ботаническом составе торфа на всех этапах его формирования травянистых видов четко выражено некоторое увеличение содержания 5–6-ядерных структур ПАУ. Для современных торфяных слоев характерно низкое содержание ПАУ, обусловленное составом ПАУ растений.

Таблица 4.  

Массовая доля ПАУ в торфяниках северной тундры, нг/г

Горизонт, глубина, см Нафталин 2–4-ядерные ПАУ без нафталина Бенз[ghi]перилен 5–6-ядерные ПАУ без бенз[ghi]перилена ∑ПАУ
Торфяная олиготрофная (мерзлотная) почва бугров
Oчес, 0–+2 60 23 0 5 87
Т1, 0–5 101 37 0 11 150
Т1, 5–10 86 118 0 10 213
Т1, 10–18 96 68 5 2 170
Т2, 18–23 120 40 3 6 169
Т2, 23–28 138 54 0 2 195
Т3⊥, 30–40 53 58 3 14 128
Т4⊥, 40–50 35 29 0 10 75
Т5⊥, 50–60 39 32 8 9 87
Т6⊥, 60–80 66 28 5 8 107
Т7⊥, 80–100 170 38 0 14 222
Т8⊥, 100–120 74 27 42 13 156
Т9⊥, 120–133 147 63 138 127 476
Т10G⊥, 133–151 23 21 3 9 56
Т11G⊥, 151–174 37 14 10 4 66
G1⊥, 174–188 31 16 0 3 50
G2⊥, 188–195 0 5 0 0 5
Торфяная олиготрофная (мерзлотная) почва мочажин
Т1, 0–5 53 37 11 12 113
Т1, 5–10 60 64 3 9 136
Т2, 10–15 69 33 9 6 116
Т2, 15–20 74 23 0 18 115
Т3, 20–25 105 28 0 5 138
Т3, 25–30 107 32 0 5 144
Т4, 30–35 105 41 0 3 149
Т4, 35–38 109 32 6 9 156
Т5⊥, 38–50 41 26 1 1 70
Т6⊥, 50–60 45 23 3 4 76
Т7G⊥, 60–70 24 26 0 1 51
Т8Cg⊥, 70–80 28 24 0 1 52
T9G⊥, 80–90 17 16 0 0 33
T10G⊥, 90–100 32 32 0 3 67

Торфяник, сформированный в суббореальный период по верховому типу, отличался отсутствием максимумов накопления ПАУ, разложение моховой растительности проходило медленно с образованием главным образом низкомолекулярных структур.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследование накопления ПАУ в торфяниках трех природных зон позволило выявить общие закономерности распределения ПАУ в торфе. В верхней части профиля состав ПАУ торфа определяется составом ПАУ доминирующей растительности, о чем свидетельствуют высокие значения коэффициентов корреляции распределения ПАУ в растениях-доминантах ботанического состава торфа и его верхних слоях. Постепенное разложение растительных остатков, главным образом травянистых и древесных видов, обогащенных лигнином, приводит к новообразованию в торфе тяжелых структур полиаренов, отсутствующих в составе растений. Как следствие при возрастании степени разложения торфа коэффициенты корреляции состава ПАУ торфа и растений уменьшаются. В горизонтах торфа с повышенной долей трав и древесных растений в ботаническом составе и высокой степенью разложения проявляются максимумы накопления тяжелых полиаренов.

На всех исследуемых участках выявлено уменьшение содержания ПАУ в верхних слоях многолетней мерзлоты. Содержание полиаренов в горизонтах многолетней мерзлоты определяется историческими особенностями формирования торфяников. В слоях торфяников, формировавшихся в период климатического оптимума голоцена в условиях избыточного увлажнения, выявлены пиковые значения содержания 5–6-ядерных структур ПАУ, главным образом бенз[ghi]перилена. К данной группе относятся торфяники лесотундры и торфяники уч. 2б в южной тундре, а также торфяник бугра северной тундры. Для торфяников, сформировавшихся как верховое или переходное болото (торфяники уч. 2а в южной тундре), повышенных концентраций бенз[ghi]перилена не обнаружено. Также не выявлено пиковых значений тяжелых ПАУ в мочажине побережья Баренцева моря, что во многом связано с формированием данной мочажины в суббореальный период.

Возможная причина уменьшения содержания ПАУ в торфяниках от лесотундры и южной тундры к северной тундре, это понижение биологически активных температур почв. Высокомолекулярные ПАУ образуются в результате трансформации лигнина, который является продуктом интенсивного разложения травянистых и древесных растений. В природе лигнин наиболее эффективно разлагается базидиомицетами из группы “грибов белой гнили”, развитию которых препятствуют низкие температуры.

Для всех исследуемых торфяников выявлена тенденция обратной зависимости в накоплении нафталина и бенз[ghi]перилена, что вероятно объясняется изменением кормовой стратегии микроорганизмов, которые при отсутствии легкодоступных веществ, таких как легкие ПАУ, начинают разлагать высокомолекулярные органические соединения торфа, в результате чего образуются тяжелые структуры ПАУ, которые в дальнейшем могут окисляться до более легких структур.

Установлено, что растения фоновых ключевых участков довольно близки по составу полиаренов. Статистически подтверждено, что количественные различия для большинства индивидуальных ПАУ в растениях одного вида для разных подзон не значимы. Данный факт позволяет экстраполировать данные по составу ПАУ исследованных растений на другие фоновые бугристые болота, при предположении, что они будут характеризоваться сходным качественным и количественным составом полиаренов.

Список литературы

  1. Василевич Р.С., Безносиков В.А., Лодыгин Е.Д. Молекулярная структура гумусовых веществ мерзлотных бугристых торфяников лесотундры // Почвоведение. 2019. № 3. С. 317–329.

  2. Габов Д.Н., Яковлева Е.В., Василевич Р.С., Кузнецов О.Л., Безносиков В.А. Полициклические ароматические углеводороды в мерзлотных бугристых торфяниках криолитозоны // Почвоведение. 2019. № 9. С. 1049–1062.

  3. Головацкая Е.А., Никонова Л.Г. Разложение растительных остатков в торфяных почвах олиготрофных болот // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2013. № 3(23). С. 137–151. https://doi.org/10.17223/19988591/23/13

  4. Геннадиев А.Н., Пиковский Ю.И., Цибарт А.С., Смирнова М.А. Углеводороды в почвах: происхождение, состав, поведение (обзор) // Почвоведение. 2015. № 10. С. 1195–1209.

  5. Геокриологическая карта СССР, масштаб 1 : : 2.5 млн / Под ред. Е.Д. Ершова, К.А. Кондратьева. М.: Министерство геологии СССР и МГУ, 1998.

  6. Дымов А.А., Дубровский Ю.А., Габов Д.Н. Пирогенные изменения подзолов иллювиально-железистых (средняя тайга, Республика Коми) // Почвоведение. 2014. № 2. С. 144–154.

  7. Дымов А.А., Дубровский Ю.А., Жангуров Е.В., Габов Д.Н., Низовцев Н.А. Влияние пожара в северотаежном ельнике на органическое вещество почвы // Лесоведение. 2015. № 1. С. 52–62.

  8. Елин Е.С. Фенольные соединения в биосфере. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001. 392 с.

  9. Жидкин А.П., Геннадиев А.Н., Кошовский Т.С. Поступление и поведение полициклических ароматических углеводородов в пахотных, залежных и лесных почвах таежной зоны (Тверская область) // Почвоведение. 2017. № 3. С. 311–320.

  10. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.

  11. Несмеянов А.Н., Несмеянов Н.А. Начала органической химии. М.: Химия, 1970. 824 с.

  12. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1990. 325 с.

  13. Пастухов А.В., Каверин Д.А., Габов Д.Н. Полициклические ароматические углеводороды в мерзлотных бугристых торфяниках на европейском Северо-Востоке // Почвоведение. 2017. № 7. С. 814–823.

  14. Ровинский Ф.Я., Теплицкая Т.А., Алексеева Т.А. Фоновый мониторинг полициклических ароматических углеводородов. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 224 с.

  15. Феофилова Е.П., Мысякина И.С. Лигнин: химическое строение, биодеградация, практическое использование // Прикладная биохимия и микробиология. 2016. Т. 52. № 6. С. 559–569.

  16. Яковлева Е.В., Габов Д.Н., Безносиков В.А. Влияние различных доз бенз[а]пирена на состав полициклических ароматических углеводородов в песчаной культуре // Агрохимия. 2015. № 6. С. 90–96.

  17. Яковлева Е.В., Габов Д.Н., Василевич Р.С., Гончарова Н.Н. Участие растений в формировании состава полициклических ароматических углеводородов торфяников // Почвоведение. 2020. № 3. С. 1–14.

  18. Яковлева Е.В., Габов Д.Н., Панюков А.Н. Аккумуляция полиаренов в растениях бугристых торфяников побережья баренцева моря // Почвоведение. 2020. № 11. С. 1316–1327.

  19. Alagic S.C., Maluckov B.S., Radojicic V.B. How can plants manage polycyclic aromatic hydrocarbons? May these effects represent a useful tool for an effective soil remediation? A review // Clean technologies and environmental policy. 2015. V. 17. № 3. P. 597–614. https://doi.org/10.1007/s10098-014-0840-6

  20. AMAP Assessment 2016: Chemicals of Emerging Arctic Concern. Arctic Monitoring and Assessment Programme (AMAP), Oslo, Norway. Narayana Press, Gylling, 2017.

  21. Asemaninejada A., Greg Thorna R., Branfireuna B.A., Lindoa Z. Climate change favours specific fungal communities in boreal peatlands // Soil Biology and Biochemistry. 2018. V. 120. P. 28–36. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2018.01.029

  22. Atanassova I., Brummer G.W. Polycyclic aromatic hydrocarbons of anthropogenic and biopedogenic origin in a colluviated hydromorphic soil of Western Europe // Geoderma. 2004. V. 120. P. 27–34. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2003.08.007

  23. Belis C.A., Offenthaler I., Weiss P. Semivolatiles in the forest environment: the case of PAHs // Plant Ecophysiology. 2001. V. 8. P. 47–73.

  24. Berset J.D., Kuehnea P., Shotyk W. Concentrations and distribution of some polychlorinated biphenyls PCBs and polycyclic aromatic hydrocarbons PAHs in an ombrotrophic peat bog profile of Switzerland // The Science of the Total Environment. 2001. V. 267. P. 67–85. https://doi.org/10.1016/S0048-9697(00)00763-4

  25. Campos I., Abrantes N., Pereira P., Micaelo A.C., Vale C., Keizer J.J. Forest fires as potential triggers for production and mobilization of polycyclic aromatic hydrocarbons to the terrestrial ecosystem // Land Degradation & Development. 2019. V. 30. P. 2360–2370. https://doi.org/10.1002/ldr.3427

  26. Cheng Q., Ge W., Chai C., Wu J., Ma D., Zeng L., Zhu X., Chen Q., Li J. Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Soil Around Coal-Fired Power Plants in Shandong, China // Pol. J. Environ. Stud. 2019. V. 28. № 1. P. 53–64. https://doi.org/10.15244/pjoes/81686

  27. DiDonato N., Chen H., Waggoner D., Hatcher P.G. Potential origin and formation for molecular components of humic acids in soils // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2016. V. 178. P. 210–222. https://doi.org/10.16-j.gca.2016.01.013

  28. Dijk C., Doorn W., Alfen B. Long term plant biomonitoring in the vicinity of waste incinerators in the Netherlands // Chemosphere. 2015. V. 122. P. 45–51. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2014.11.002

  29. Escalante-Espinosa E., Rodríguez-García L., Gutiérrez-Rojas M. M. PAH removal by two native tropical plants cultured on model contaminated soil // Polycyclic Aromatic Hydrocarbons: Pollution, Health Effects and Chemistry. N.Y.: Nova science publishers, 2011. Р. 309–320.

  30. FAO and IUSS 2015. World reference base for soil resources 2014. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps – Update 2015. FAO, Rome. 203 p.

  31. Gabov D.N., Beznosikov V.A., Yakovleva E.V. Accumulation of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Hummocky Tundra Peatlands under Climate Change at High Latitudes // Geochemistry International. 2017. V. 55. P. 737–751. https://doi.org/10.1134/S0016702917060039

  32. Gabov D.N., Yakovleva Ye.V., Vasilevich R.S. Vertical distribution of PAHs during the evolution of permafrost peatlands of the European arctic zone // Applied Geochemistry. 2020. V. 123. P. 104790. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2020.104790

  33. Gao Y., Zhang Y., Liu J., Kong H. Metabolism and subcellular distribution of anthracene in tall fescue (Festuca arundinacea Schreb.) // Plant Soil. 2013. V. 365. P. 171–182.

  34. Guo Z., Kang Y., Hua Z., Lianga S., Xiec H., Ngo H.H., Zhanga J. Removal pathways of benzofluoranthene in a constructed wetland amended with metallic ions embedded carbon // Bioresource Technology. 2020. V. 311. № 123481. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.123481

  35. Hamid N., Syed J.H., Junaid M., Zhang G., Malik R.N. Elucidating the urban levels, sources and health risks of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in Pakistan: Implications for changing energy demand // Science of the Total Environment. 2017. V. 619–620. P. 165–175. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.11.080

  36. Kang F., Chen D., Gao Y., Zhang Y. Distribution of polycyclic aromatic hydrocarbons in subcellular root tissues of ryegrass (Lolium multiflorum Lam.) // BMC Plant Biol. 2010. V. 10. № 210.

  37. Krauss M., Wilcke W., Martius Ch., Bandeira A.G., Garrcia M.V.B., Amelung W. Atmospheric versus biological sources of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in a tropical rain forest environment // Environ. Poll. 2005. V. 135. № 1. P. 143–154.

  38. Labana S., Kapur M., Malik D., Prakash D., Jain R. Diversity, Biodegradation and bioremediation of polycyclic aromatic hydrocarbons // Environ. Bioremediation Technol. 2007. P. 409–443. https://doi.org/10.1007/978-3-540-34793-4_18

  39. Li Q.Q., Li Y.G., Zhu L.Z., Xing B.S., Chen B.L. Dependence of Plant Uptake and Diffusion of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons on the Leaf Surface Morphology and Microstructures of Cuticular Waxes // Scientific Reports. 2017. V. 7. P. 1–11. https://doi.org/10.1038/srep46235

  40. Li Y., Zang S., Zhang K., Sun D., Sun L. Occurrence, sources and potential risks of polycyclic aromatic hydrocarbons in a permafrost soil core, northeast China. Ecotoxicology. 2020. https://doi.org/10.1007/s10646-020-02285-2

  41. Liu S., Liu Q., Ostbye T. Levels and risk factors for urinary metabolites of polycyclic aromatic hydrocarbons in children living in Chongqing, China // Science of the total environmen. 2017. V. 598. P. 553–561. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.04.103

  42. Malawska M., Bojakowska I., Wilkomirski B. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in peat and plants from selected peat-bogs in the north-east of Poland // J. plant nutrition and soil science. 2002. V. 165. № 6. P. 686–691. https://doi.org/10.1002/jpln.200290004

  43. Malawska M., Ekonomiuk A. The use of wetlands for the monitoring of non-point source air pollution // Polish J. environmental studies. 2008. V. 17. № 1. P. 57–70.

  44. Masclet P., Hoyau V., Jaffrezo J.L., Cachier H. Polycyclic aromatic hydrocarbon deposition on the ice sheet of Greenland Part I: Superficial snow // Atmospheric environment. 2000. V. 34. № 19. P. 3195–3207. https://doi.org/10.1016/s1352-2310(99)00196-x

  45. Mętrak M., Aneta E., Wiłkomirski B., Staszewski T., Suska-Malawska M. Interspecific differences in foliar 1 PAHs load between Scots pine, birch, and wild rosemary from three polish peat bogs // Environ Monit Assess. 2016. V. 188. № 456. https://doi.org/10.1007/s10661-016-5465-2

  46. Migaszewski Z.M., Ga1uszka A., Crock J.G., Lamothe P.J., Do1egowska S. Interspecies and interregional comparisons of the chemistry of PAHs and trace elements in mosses Hylocomium splendens (Hedw.) B.S.G. and Pleurozium schreberi (Brid.) Mitt. from Poland and Alaska // Atmospheric Environment. 2009. V. 43. P. 1464–1473. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.11.035

  47. Nemirovskaya I.A., Novigatskii A.N. Hydrocarbons in the snow and ice cover and waters of the Arctic Ocean // Geochemistry international. 2003. V. 41. № 6. P. 585–594.

  48. Radić S., Medunić G., Kuhari Z., Roje V., Maldini K., Vujcić V., Kriohlavek A. The effect of hazardous pollutants from coal combustion activity: Phytotoxicity assessment of aqueous soil extracts // Chemosphere. 2018. V. 199. P. 191–200. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.02.008

  49. Ren A. Environmental Pollutants and Neural Tube Defects // Reproductive and Developmental Toxicology (Second Edition). 2017. V. 61. P. 1139–1166.

  50. Rey-Salgueiro L., Martínez-Carballo E., Merino A., Vega J.A., Fonturbel M.T., Simal-Gandara J. Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Soil Organic Horizons Depending on the Soil Burn Severity and Type of Ecosystem // Land Degradation & Development. Special Issue: Ash and fire, char, and biochar in the environment. 2018. V. 29. P. 2112–2123. https://doi.org/10.1002/ldr.2806

  51. Schneidemesser E., Schauer J.J., Shafer M.M., Hagler G.S., Bergin M.H., Steig E.J. A method for the analysis of ultra-trace levels of semi-Vatile and non-Vatile organic compounds in snow and application to a Greenland snow pit // Polar Science. 2008. V. 2. P. 251–266. https://doi.org/10.1016/j.polar.2008.08.004

  52. Sihi D., Ingletta P.W., Inglett K.S. Warming rate drives microbial nutrient demand and enzyme expression during peat decomposition // Geoderma. 2019. V. 336. P. 12–21. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2018.08.027

  53. Tarafdar A., Sinha A. Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) Pollution Generated from Coal-Fired Thermal Power Plants: Formation Mechanism, Characterization, and Profiling // Pollutants from Energy Sources. Energy, Environment, and Sustainability. Singapore: Springer, 2018. P. 73–90. https://doi.org/10.1007/978-981-13-3281-4_5

  54. Treseder K.K., Marusenko Y., Romero-Olivares A.L., Maltz M.R. Experimental warming alters potential function of the fungal community in boreal forest // Glob Chang Biol. 2016. V. 22. № 10. P. 3395–3404. https://doi.org/10.1111/gcb.13238

  55. Ugwu K.E., Ukoha P.O. Analysis and sources of polycyclic aromatic hydrocarbons in soil and plant samples of a coal mining area in Nigeria // Bul. Environmental Contamination Toxicology. 2016. V. 96. P. 383–387. https://doi.org/10.1007/s00128-016-1727-5

  56. Vane C.H., Rawlins B.G., Kim A.W., Moss-Hayes V., Kendrick C.P., Leng M.J. Sedimentary transport and fate of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) from managed burning of moorland vegetation on a blanket peat, South Yorkshire, UK // Science of the Total Environment. 2013. V. 449. P. 81–94. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2013.01.043

  57. Wang Z., Li H., Liu S. Different distribution of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) between Sphagnum and Ledum peat from an ombrotrophic bog in Northeast China // J. Soils Sediments. 2019. V. 19. P. 1735–1744. https://doi.org/10.1007/s11368-018-2178-x

  58. Wang J., Bao H., Zhang H., Li J., Hong H., Wu F. Effects of cuticular wax content and specific leaf area on accumulation and partition of PAHs in different tissues of wheat leaf // Environmental Science and Pollution Research. 2020. V. 27. P. 18793–18802. https://doi.org/10.1007/s11356-020-08409-9

  59. Wilcke W. Polycyclic aromatic hydracarbons (PAHs) in soil – a review // J. Plant Nutr. Soil Sci. 2000. V. 163. P. 229–248. https://doi.org/10.1002/1522-2624(200006)163:3<229:AID-JPLN229>3.0.CO;2-6

  60. Yakovleva E.V., Gabov D.N., Beznosikov V.A., Kondratenok B.M., Aniskina M.V. Biological effects Induced by benzpyrene in soil and plants. Pyrene: Chemical Properties, Biochemistry Applications and Toxic Effects // Pyrene: Chemical Properties, Biochemistry Applications and Toxic Effects. N.Y.: Nova science publishers, 2013. P. 1–41.

  61. Yakovleva E.V., Gabov D.N., Beznosikov V.A., Kondratenok B.M., Dubrovskiy Y.A. Accumulation of PAHs in Tundra Plants and Soils under the Influence of Coal Mining // Polycyclic Aromatic Compounds. 2017. V. 37. P. 203–218. https://doi.org/10.1080/10406638.2016.1244089

  62. Yakovleva E.V., Gabov D.N. Polyarenes accumulation in tundra ecosystem influenced by coal industry of Vorkuta // Polish polar researche. 2020. V. 41. № 3. P. 237–267. https://doi.org/10.24425/ppr.2020.134122

Дополнительные материалы

скачать ESM.docx
Рис. S1. Ботанический состав торфа торфяной олиготрофной (мерзлотной) почвы (бугров) лесотундры.
Рис. S2. Ботанический состав торфа торфяной олиготрофной почвы (мочажин) лесотундры.
Рис. S3. Ботанический состав торфа торфяной олиготрофной (мерзлотной) почвы (бугров) южной тундры (участок 2а).
Рис. S4. Ботанический состав торфяной олиготрофной (мерзлотной) почвы (мочажин) южной тундры (участок 2а).
Рис. S5.– Ботанический состав торфа торфяной олиготрофной (мерзлотной) почвы (бугров) южной тундры (участок 2б).
Рис. S6. Ботанический состав торфа торфяной олиготрофной (мерзлотной) почвы (мочажин) южной тундры (участок 2б).
Рис. S7. Ботанический состав торфа торфяной олиготрофной (мерзлотной) почвы (бугров) северной тундры.
Рис. S8. Ботанический состав торфа торфяной олиготрофной (мерзлотной) почвы (мочажин) северной тундры.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Почвоведение

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал