ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТАВА ВОДЫ В ВОДОТОКАХ БАССЕЙНА   РЕКИ БУРЕЯ НА УЧАСТКАХ РАСПРОСТРАНЕНИЯ МНОГОЛЕТНЕЙ МЕРЗЛОТЫ

©2022 г. Л. М. Кондратьева¹, З. Н. Литвиненко^1,*, Д. В. Андреева¹, Е. М. Голубева²

¹Институт водных и экологических проблем Дальневосточного отделения РАН, ул. Дикопольцева, 56, г. Хабаровск, 680000 Россия

²Институт тектоники и геофизики им. Ю.А. Косыгина Дальневосточного отделения РАН,
ул. Дикопольцева, 56, г. Хабаровск, 680000 Россия

*E-mail: zoyana2003@mail.ru

Поступила в редакцию 27.01.2022 г.
После доработки 16.03.2022 г.
Принята к публикации 17.03.2022 г.

Представлены результаты исследования состава воды в притоках разного порядка р. Бурея (Дальний Восток) с учетом геоэкологических процессов трансформации органического углерода в активном слое биосферы (сезонно оттаивающие/замерзающие почвы) на границе с многолетней мерзлотой. Для оценки изменения состава воды использованы спектральная характеристика растворимых органических веществ (РОВ) в водных экстрактах почв из разных горизонтов сезонно-талого слоя и активность микробных комплексов по отношению к гуминовым веществам. Установлено, что определяющую роль в составе РОВ играли микробные комплексы активного слоя и глубина  залегания горизонта с многолетнемерзлыми породами. Экспериментально показано, что при одинаковой температуре качественный состав РОВ в водотоках при таянии мерзлых пород может существенно отличаться.

Ключевые слова: состав воды, многолетняя мерзлота, активный слой, микробные комплексы, гуминовые вещества

DOI: 10.31857/S0869780922030031 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Мордовин А.М., Шестеркин В.П., Антонов А.Л. Река Бурея: гидрология, гидрохимия, ихтиофауна. Хабаровск: ДВО РАН, 2006. 149 с.
2. Мурашова Е.Г. Заболачивание в Приамурье // Строительство и природообустройство. Сб. научных трудов. Отв. ред. М.В. Маканникова. Благовещенск: Изд-во: ДВ ГАУ, 2016. С. 72-75.
3. Намсараев Б.Б., Бархутова Д.Д., Хасинов В.В. Полевой практикум по водной микробиологии и гидрохимии. Методическое пособие. Улан-Удэ: Изд-во БГУ, 2006. 68 с.
4. Намсараев Б.Б., Хахинов В.В., Турунхаев А.В. Болотные экосистемы перешейка полуострова Святой Нос // География и природ. ресурсы. 2009. № 4. С. 66-71.
5. Новороцкий П.В. Многолетнее изменение температуры воздуха в бассейне реки Бурея // География и природные ресурсы. 2013. № 2. С. 118-124.
6. Шестеркин В.П. Гидрохимия реки Тырма // Региональные проблемы. 2021. Т. 24. № 2-3. С. 47-51.
7. Шестеркина Н.М., Таловская В.С., Ри Т.Д., Шестеркин В.П. Гидрохимия притоков Бурейского водохранилища // Пресноводные экосистемы бассейна реки Амур. Владивосток: Дальнаука, 2008. С. 18-27.
8. Ширшова Л.Т., Гиличинский Д.А., Остроумова Н.В., Ермолаев А.М. Применение спектрофотометрии для определения содержания гуминовых веществ в многолетнемерзлых отложениях // Криосфера Земли. 2015. Т. XIX. № 4. С. 107-113.
9. Bagard M.L., Chabaux F., Pokrovsky O.S., Viers, J., et al. Seasonal variability of element fluxes in two Central Siberian rivers draining high latitude permafrost dominated areas // Geochim. Cosmochim. Acta. 2011. N 75. P. 3335-3357.
10. Balcarczyk K.L., Jones J.B., Jaffe R., Maie N. Stream dissolved organic matterbioavailability and composition in watersheds underlain with discontinuous permafrost // Biogeochemistry. 2009. N 94. P. 255-270.
11. Deng J., Gu Y., Zhang J., Xue K., et al. Shifts of tundra bacterial and archaeal communities along a permafrost thaw gradient in Alaska // Molеcular Ecology. 2015. V. l. N 24(1). P. 222-234.
12. Exley C.A. biogeochemical cycle for aluminium? // J. of Inorganic Biochemistry. 2003. V. 397. P. 1-7.
13. Frey K.E., McClelland J.W. Impacts of permafrost degradation on arctic river biogeochemistry // Hydrol. Process. 2009. V. 23. P. 169–182.
14. Hansen A.A., Herbert R.A., Mikkelsen K., Jensen L.L., et al. Viability, diversity and composition of the bacterial community in a high Arctic permafrost soilf rom Spitsbergen, Northern Norway // Environmental icrobiology. 2007. V. 9(11). P. 2870-2884.
15. Hebsgaard M.B., Phillips M.J., Willerslev E. Geologically ancient DNA: fact or artefact? // Trends Microbiol. 2005. V. 13. P. 212-220.
16. Herndon, E.M., Yang, Z., Bargar, J., Janot, N., et al. Geochemical drivers of organic matter decomposition in arctic tundra soils // Biogeochemistry. 2015. N 126. Р. 397-414.
17. Kumar S. Organic chemistry. Spectroscopy of Organic Compounds. Department of Chemistry, Guru Nanak Dev University, 2006. Р. 1-36. 
18. Laglera L.M., Vandenberg C.M.G. Evidence for geochemical control of iron by humic substances in seawater // Limnol. Oceanogr. 2009. N 54. P. 610-619.
19. Lee B.M., Seo Y.S., Hur J. Investigation of adsorptive fractionation of humic acid on graphene oxide using fluorescence EEM-PARAFAC // Water research. 2015. V. 73. P. 242- 251.
20. Lipson, D.A., Zona, D., Raab, T.K., Bozzolo, F., et al. Water-table height and microtopography control biogeochemical cycling in an Arctic coastal tundra ecosystem // Biogeosciences. 2012. N 9. P. 577-591.
21. MacDonald E.N., Tank S.E., Kokelj S.V., Froese D.G., Hutchins R.H.S. Permafrost- derived dissolved organic matter composition varies across permafrost end-members in the western Canadian Arctic // Environmental Research Letters. 2021. Vol. 16. N 2 e024036. doi.org/10.1088/1748-9326/abd971
22. Nishioka, J., Nakatsuka, T., Ono, K., Volkov, Y.N., et al. Quantitative evaluation of iron transport processes in the Sea of Okhotsk // Prog. Oceanogr. 2014. N 126. P. 180–193. doi.org/10.1016/j.pocean.2014.04.011
23. Olefeldt D., Persson A., Turetsky M.R. Influence of the permafrost boundary on dissolved organic matter characterstics in rivers within the Boreal and Taiga Plains of western Canada // Environmental Research Letters. 2014. V. 9 (035005). doi.org/10.1088/1748-9326/9/3/035005
24. Perminova I.V. From green chemistry and nature-like technologies towards ecoadaptive chemistry and technology // Pure and Applied Chemistry. 2019. V. 91. №. 5. P. 851- 864. doi.org/10.1515/pac-2018-1110
25. Pokrovsky O.S., Manasypov R.M., Loiko S.V., Krickov I.A., et al. Trace element transport in western Siberian rivers across a permafrost gradient // Biogeosciences. 2016. V.13. Is. 6. P. 1877-1900. doi.org/10.5194/bg-13-1877-2016
26. Quinton W.L, Hayashi M., Chasmer L.E. Peatland hydrology of discontinuous permafrost in the Northwest Territories: overview and synthesis // Can. Water Resour. J. 2009. V. 34. P. 311-328. doi.org/10.4296/cwrj3404311
27. Rivkina E., Laurinavichius K., McGrath J., Tiedje J., et al. Microbial life in permafrost // Adv. Space Res. 2004. V. 33. P. 1215-1221. 
28. Roehm C.L, Giesler R., Karlsson J. Bioavailability of terrestrial organic carbon to lake bacteria: the case of a degrading permafrost mire complex // J. Geophys. Res. 2009. V. 114. G03006. doi.org/10.1029/2008JG000863
29. Schlesinger W. Biogeochemistry. An Analysis of Global Change. 3rd Edition. Academic Press 2013. 688 p.
30. Schumann R., Schiewer U., Karsten U., Rieling T. Viability of bacteria from different aquatic habitats. II. Cellular fluorescent markers for membrane integrity and metabolic activity // Aquatic Microbical Ecology. 2003. V. 32. P. 137-150. doi.org/10.3354/ame032137
31. Schuur E.A.G., McGuire A.D., Schadel C., Grosse G., et al. Climate change and the permafrost carbon feedback // Nature. 2015. V. 520 (7546). P. 171-179. doi.org/10.1038/nature14338
32. Steven B., Briggs G., Mckay C.P., Pollard W.H., et al. Characterization of the Microbial diversity in a permafrost sample from the Canadian high Arctic using culture-dependent and culture-independent methods // FEMS Microbiol. Ecology 2007. V. 59. P. 513-523. doi.org/10.1111/j.1574-6941.2006.00247.x
33. Tashiro Y., Yoh M., Shiraiwa T., Onishi T., et al. Seasonal Variations of Dissolved Iron Concentration in Active Layer and Rivers in Permafrost Areas, Russian Far East // Water. 2020. N 12(2579). doi.org/10.3390/w12092579
34. Tfaily M.M., Hamdan R., Corbett J.E, Chanton J.P, et al. Investigating dissolved organic matter decomposition in northern peatlands using complimentary analytical techniques // Geochim. Cosmochim. Acta. 2013. V. 112. P. 116-29. doi.org/10.1016/j.gca.2013.03.002
35. Vishnivetskaya T., Petrova M.A., Urbance J., Ponder M., et al. Bacterial community in ancient Siberian permafrost as characterized by culture and culture-independent methods // Astrobiology. 2006. V. 6. P. 400-414. doi.org/10.1089/ast.2006.6.400
36. Wauthy M., Rautio M., Christoffersen K.S., Forsström L., et al. Increasing dominance of terrigenous organic matter in circumpolar freshwaters due to permafrost thaw // Limnol. Oceanogr. Lett. 2018. V. 3. Is. 3. P. 186- 198. doi.org/10.1002/lol2.10063
37. Wickland K.P., Waldrop M.P., Aiken G.R., Koch J.C., et al. Dissolved organic carbon and nitrogen release from boreal Holocene permafrost and seasonally frozen soils of Alaska // Environ. Res. Lett. 2018. V. 13. е065011. doi.org/10.1088/1748-9326/aac4ad