2019 Трансформация экосистем 2 (1), 75–85
Влияние лесного пожара на содержание ртути в дерново-подбурах типичной лесостепи (Воронежская область, Россия)
Удоденко Ю.Г. , Комов В.Т. , Горбунова Ю.С. , Девятова Т.А.
DOI: https://doi.org/10.23859/estr-180413Том: 2
Номер: 1
Страницы: 75–85
Дата поступления в редакцию: 13.04.2018
Дата принятия к печати: 14.09.2018
Дата онлайн-публикации: 17.02.2019
Дата выхода номера: 15.03.2019
ISSN 2619-094X Print
ISSN 2619-0931 Online
Исследовано влияние лесного пожара на содержание валовой ртути в дерново-подбурах, сформировавшихся в условиях типичной лесостепи. Концентрация металла в почвах контрольного участка, незатронутого пожаром, на глубине 0–10 см составляет 0.063 ± 0.045 мг/кг, в почвах гари – 0.041 ± 0.008 мг/кг. Зависимость между содержанием органического углерода и количеством ртути в верхних 20 см профиля почв пожарищ не установлена (r = 0.26; р = 0.19). В почвах контрольного участка, напротив, выявлена положительная достоверная взаимосвязь между этими показателями (r = 0.74; р ≤ 0.05). Расчетное количество ртути, выделяющейся из почвы во время пожара, составляет 3 мг/м2. Площадь лесов, пострадавших от пожаров в 2010 году, в Воронежской области составила 15 910 га. Таким образом, количество ртути, поступившей в атмосферу в результате сгорания верхнего слоя почв, оценивается в 477.3 кг.
Юрий Геннадьевич Удоденко
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, научный сотрудник
152742, Российская Федерация, Ярославская обл., Некоузский р-н, пос. Борок, д. 109
Кандидат биологических наук
udu@mail.ru
Виктор Трофимович Комов
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, главный научный сотрудник
152742, Российская Федерация, Ярославская обл., Некоузский р-н, пос. Борок, д. 109
Череповецкий государственный университет
162600, Россия, Вологодская обл., г. Череповец, пр-т Луначарского, д. 5
Доктор биологических наук, профессор
vkomov@ibiw.yaroslavl.ru
Юлия Сергеевна Горбунова
Воронежский государственный университет, ассистент
394018, Россия, Воронежская обл., г. Воронеж, Университетская пл., д. 1
Кандидат биологических наук
Татьяна Анатольевна Девятова
Воронежский государственный университет, заведующий кафедрой
394018, Россия, Воронежская обл., г. Воронеж, Университетская пл., д. 1
Доктор биологических наук, профессор
Базильская, И.В., 2007. Закономерности и отклонения в годовом цикле климатического режима Воронежского заповедника. Труды Воронежского заповедника 24, 6–21.
Бобровский, М.В., 2010. Лесные почвы европейской России: биотические и антропогенные факторы формирования. КМК, Москва, Россия, 359 с.
Доклад о состоянии окружающей среды на территории Воронежской области в 2010 году, 2011. Управление по экологии г. Воронежа, Россия, 94 с.
Дроздов, К.А., Хмелев, К.Ф., 1983. Усманский бор. В: Мильков, Ф.Н. (ред.), Природа и ландшафты Подворонежья. Воронежский университет, Воронеж, Россия, 77–100.
Орлов, Д.С., Садовникова, Л.К., Суханова, Н.И., 2005. Химия почв. Высшая школа, Москва, Россия, 558 с.
Пшеничникова, Н.Ф., Пшеничников, Б.Ф., 1998. Пирогенно-эрозионная эволюция буроземов ландшафтов японского побережья. В: Урусов, В.М. (ред.), Исследование и конструирование ландшафтов Дальнего Востока и Сибири. Владивостокский государственный университет экономики и сервиса, Владивосток, Россия, 12–16.
Тарабукина, В.Г., Саввинов, Д.Д., 1990. Влияние пожаров на мерзлотные почвы. Наука, Новосибирск, Россия, 120 с.
Трегубов, О.В., Солнцев, В.Н., 2012. Воронежский государственный природный биосферный заповедник. В: Добровольский, Г.В. (ред.), Почвы заповедников и национальных парков Российской Федерации. Фонд «Инфосфера»–НИА-Природа, Москва, Россия, 103–106.
Удоденко, Ю.Г., Трегубов, О.В., Комов, В.Т., Девятова, Т.А., 2011a. Ртуть в гидроморфных почвах Воронежского государственного природного биосферного заповедника. Вестник воронежского государственного университета. Серия: химия, биология, фармация 2, 148–154.
Удоденко, Ю.Г., Трегубов, О.В., Гремячих, В.А., Комов, В.Т., Девятова, Т.А., 2011b. Содержание ртути в почвах разных биотопов Воронежского заповедника. Проблемы региональной экологии 4, 105–110.
Badmazhapova, I.A., Gyninova, A.B., 2014. Fire-induced transformation of bog soils in the Ust’-Selenginskaya depression. Geography and Natural Resources 3, 236–242.
Baidina, N.L., 2001. Concentration and compounds of Hg in soils of the southern part of the West Siberia. Agriculture chemistry 11, 59–63.
Bezkorovainaya, I.N., Krasnoshchekova, E.N., Ivanova, G.A., 2007. Transformation of soil invertebrate complex after surface fires of different intensity. Biology Bulletin 5, 517–522.
Boening, D.W., 2000. Ecological effects, transport, and fate of mercury: A general review. Chemosphere 40, 1335–1351. https://doi.org/10.1016/S0045-6535(99)00283-0.
Bogorodskaya, A.V., Ivanova, G.A., Tarasov, P.A., 2011. Post-fire transformation of the microbial complexes in soils of larch forests in the lower Angara River region. Eurasian Soil Science 1, 49–55.
Certini, G., 2005. Effects of fire on properties of forest soils: a review. Oecologia 143, 1–10. https://doi.org/10.1007/s00442-004-1788-8
Conard, S.G., Ivanova, G.A., 1997. Wildfire in Russian boreal forests – Potential impacts of fire regime characteristics on emissions and global carbon balance estimates. Environmental Pollution 98 (3), 305–313. https://doi.org/10.1016/S0269-7491(97)00140-1.
DeBano, L.F., 2000. The role of fire and soil heating on water repellence in wildland environments: a review. Journal of Hydrology 23, 1195–206. https://doi.org/10.1016/S0022-1694(00)00194-3.
Dymov, A.A., Gabov, D.N., 2015. Pyrogenic alterations of Podzols at the Northeast European part of Russia: Morphology, carbon pools, PAH content. Geoderma 241–242, 230–237. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2014.11.021.
Dymov, A.A., Dubrovskii, Yu.A., Gabov, D.N., Zhangurov, E.V., Nizovtsev, N.A., 2015. Fire Impact on Soil Organic Matter in Spuce Stand in Northern Taiga. Russian Forest Sciences 1, 52–62.
Fitzgerald, W.F., Engstrom, D.R., Mason, R.P., Nater, E.A., 1998. The case for atmospheric mercury contamination in remote areas. Environmental Science and Technology 32, 1–7. https://doi.org/10.1021/es970284w.
Franklin, S.B., Robertson, P.A., Fralish, J.S., 1997. Small-scale fire temperature patterns in upland Quercus communities. Journal of Applied Ecology 34, 613–630. https://doi.org/10.2307/2404911.
Friedli, H.R., Radke, L.F., Prescott, R., Hobbs, P.V., Sinha, P., 2003. Mercury emissions from the August 2001 wildfires in Washington State and an agricultural waste fire in Oregon and atmospheric mercury budget estimates. Global Biogeochemical Cycles 17 (2), 1039. https://doi.org/10.1029/2002GB001972.
Gladkova, N.S., Malinina, M.S., 1999. Statistical evaluation of the spatial variation of mercury content in the upper horizons of forest soils of the Central-Forest State Biospheric Reserve. Eurasian soil science 10, 1133–1139.
Gladkova, N.S., Malinina, M.S., 2005. A model for the total mercury distribution in a forest podzolic soil profile. Eurasian Soil Science 8, 848–854.
Gorbachev, V.N., Popova, E.P., 1996. Fires and soil formation. In: Goldammer, J.G., Furyaev, V. (eds.), Fire in ecosystems of boreal Eurasia. Springer, Netherlands, 331–336.
Gorbunova, J.S., Devyatova, T.A., Grigorjevskaya, A.Y., 2014. Fire influence on the soil and plant cover of forests in the Central Chernozem Region of Russia. Arid Ecosystems 4 (4), 285–293.
Gruba, P., Blonska, Е., Lasota, J., 2014. Predicting the concentrations of total Mercury in mineral horizons of forest soil varying in organic matter and mineral fine fraction content. Water, Air, Soil Pollution 225, 1924. https://doi.org/10.1007/s11270-014-1924-y.
Ivanov, G.M., Kashin, V.K., 2010. Mercury in humus horizons of soils in the Transbaikal region. Eurasian soil science 1, 24–29.
Koegel-Knabner, I., Zech, W., Hatcher, P.G., 1988. Chemical composition of the organic matter in forest soils: The humus layer. Journal of plant nutrition and soil science 155 (5), 331–340. https://doi.org/10.1002/jpln.19881510512.
Krasnoshchekov, Y.N., Cherednikova, Y.S., 2012. Postpyrogenic transformation of soils under Pinus sibirica forests in the southern Lake Baikal basin. Eurasian Soil Science 10, 929–938.
Mahaffey, K., 1999. Methylmercury: A new look at the risks. Public Health Reports 114 (5), 396–413.
Maksimova, E.Y., Tsibart, A.S., Abakumov, E.V., 2014. Soil properties in the Tol’yatti pine forest after the 2010 catastrophic wildfires. Eurasian soil science 9, 940–951.
Mason, R.P., Benoit, J.M., 2003. Organomercury compounds in the environment. In: Craig, P. (ed.), Organometallic Compounds in the Environment. John Wiley and Sons, 57–99.
Obrist, D., Johnson, D.W., Lindberg, S.E., 2009. Mercury concentrations and pools in four Sierra Nevada forest sites, and relationships to organic carbon and nitrogen. Biogeosciences 6, 765–777. https://doi.org/10.5194/bg-6-765-2009.
Pansu, M., Gautheyrou, J., 2006. Handbook of Soil Analysis. Mineralogical, Organic, and Inorganic methods. Springer-Verlag Heilderberg, Berlin, Germany, 995 p. https://doi.org/10.1007/978-3-540-31211-6.
Pant, P., Allen, M., 2007. Interaction of soil and mercury as a function of soil organic carbon: some field evidence. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology 78 (6), 539–542. https://doi.org/10.1007/s00128-007-9186-7.
Rice, K.M., Walker, E.M., Wu, M., Gillette, C., Blough, E.R., 2014. Environmental mercury and its toxic effects. Journal of Preventive Medicine and Public Health 47, 74–83. https://doi.org/10.3961/jpmph.2014.47.2.74.
Rieder, S., Brunner, I., Horvat, M., Jacobs, A., Frey, B., 2011. Accumulation of mercury and methylmercury by mushrooms and earthworms from forest soils. Environmental Pollution 159, 2861–2869. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2011.04.040.
Shcherbov, B.L., Strakhovenko, V.D., Sukhorukov, F.V., 2008. The ecogeochemical role of forest fires in the Baikal region. Geography and Natural Resources 2, 150–155.
Sigler, J.M., Lee, X., Munger, W., 2003. Emission and long-range transport of gaseous mercury from a large-scale Canadian boreal forest fire. Environmental Scince and Technology 37, 4343–4347. https://doi.org/10.1021/es026401r.
Stocks, B.J., Mason, J.A., Todd, J.B., Bosch, E.M., Wotton, B.M., Amiro, B.D., Flanningan, M.D., Hirsch, K.G., Logan, K.A., Martell, D.L., Skinner, W.R., 2002. Large forest fires in Canada, 1959–1997. Journal of Geophysical Research 108, 8149. https://doi.org/10.1029/2001JD000484.
Sukhinin, A.I., French, N.H.F., Kasischke, E.S., Hewson, J.H., Soja, A.J., Csiszar, I.A., Hyer, E.J., Loboda, T., Conrad, S.G., Romasko, V.I., Pavlichenko, E.A., Miskiv, S.I., Sinkina, O.A., 2004. AVHRR-based mapping of fires in eastern Russia: New products for fire management and carbon cycle studies. Remote Sensing of Environment 93, 546–564. https://doi.org/10.1016/j.rse.2004.08.011.
Swain, E.B., Jakus, P.M., Rice, G., Lupi, F., Maxson, P.A., Pacyna, J.M., Penn, A., Spiegel, S.J., Viega, M.M., 2007. Socioeconomic consequences of mercury use and pollution. AMBIO: A Journal of the Human Environment 36, 45–61. https://doi.org/10.1579/0044-7447(2007)36[45:SCOMUA]2.0.CO;2.
Szopka, K., Karczewska, A., Kabała, C., 2011. Mercury accumulation in the surface layers of mountain soils: a case study from the Karkonosze Mountains, Poland. Chemosphere 83, 1507–1512. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2011.01.049.
Tarasov, P.A., Ivanov, V.A., Ivanova, G.A., Krasnoshchekova, E.N., 2011. Post-pyrogenic changes in the hydrothermal parameters of soils in middle-taiga pine forests. Eurasian Soil Science 7, 731–738.
Tsibart, A.S., Gennadiev, A.N., 2008. The influence of fires on the properties of forest soils in the Amur River basin (the Norskii Reserve). Eurasian Soil Science 7, 686–693.
Turetsky, M.R., Harden, J.W., Freidli H.R., Flanningan, M., Payne, N., Crock, J., Radke, L., 2006. Wildfires threaten mercury stocks in northern soils. Geophysical research letters 33 (16), L16403. https://doi.org/10.1029/2005GL025595.
UNEP, 2013. Global Mercury Assessment 2018. Web document. https://wedocs.unep.org/bitstream/handle/20.500.11822/25462/GMA%202018-ReviewDraft_250518_CLEAN_SEC..... (accessed: 15.10.2018).
Valendik, E.N., 1996. Ecological aspects of forest fires in Siberia. Siberian Ecological Journal 1, 1–8.
Vinogradov, A.P., 1962. Average contents of chemical elements in the principal types of igneous rocks of the earth’s crust. Geochemistry 7, 641–664.
Zvonarev, B.A., Zyrin, N.G., 1983. Regularities of mercury sorption by soils. Isotherms of mercury sorption by humus horizons of soils. Moscow University Soil Science Bulletin 38, 49–55.
Ключевые слова: гарь, Усманский бор, органический углерод почв, обменные катионы
Для цитирования: Удоденко, Ю.Т., Комов, В.Т., Горбунова, Ю.С., Девятова, Т.А., 2019. Влияние лесного пожара на содержание ртути в дерновоподбурах типичной лесостепи (Воронежская область, Россия). Трансформация экосистем 2 (1), 75–85.