Процесс измерения концентрации метана и углекислого газа, растворенных в воде.
© Евгения Солдатова
Ученые выяснили, что некоторые дренажные каналы — искусственные водотоки для осушения болот — способны накапливать углерод в поровой воде донных отложений, снижая тем самым выбросы парниковых газов в атмосферу. Кроме того, авторы обнаружили, что в дренажных каналах низинного торфяника, где вода богата ионами, создаются благоприятные условия для образования карбонатов, которые связывают углерод и выводят его из биологического круговорота вещества. Полученные результаты помогут скорректировать стратегии восстановления осушенных торфяников и точнее оценить их влияние на климат. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Geochemistry International.
Торфяные болота, хотя и занимают лишь около 3% площади суши, играют важную роль в глобальном углеродном цикле, поскольку они хранят огромные запасы углерода. Однако осушение и добыча торфа нарушают естественный баланс: уровень грунтовых вод снижается, начинается ускоренное разложение торфа с выделением углекислого газа, а дренажные каналы, используемые для осушения, становятся источниками метана. Хотя каналы и занимают небольшую площадь на осушаемых территориях, бескислородные условия в их донных отложениях благоприятны для метаногенеза — процесса образования метана. Особенно активно это явление происходит в теплый период, когда повышение температуры усиливает микробную активность. Однако детально особенности цикла углерода в дренажных каналах и масштабы его выноса в атмосферу в форме углекислого газа и метана до сих пор недостаточно изучены, что не позволяет точно оценить влияние дренажных систем на климат и окружающую среду.
Ученые из Института лесоведения РАН (Московская область) и Института физики атмосферы имени А.М. Обухова РАН (Москва) исследовали сезонную динамику выбросов парниковых газов с поверхности дренажных каналов Тарманского болотного массива (Тюменская область) и сопоставили ее с химическим составом воды. Авторы проанализировали современные данные о химическом составе воды в каналах, полученные в 2024 году, и сравнили их с архивными данными 1969–1971 годов — периодом, когда дренажная система только начала работать.
Оказалось, что за последние полвека среди ионов заметно увеличилась доля хлоридов и натрия, что особенно сильно проявляется в летние периоды. Это объясняется испарительным концентрированием — процессом, при котором ионы в воде каналов концентрируются в результате возрастания летних температур в районе осушенного торфяника и испарения воды.
«На химический состав воды в каналах влияет несколько природных процессов. Во-первых, минерализация органического вещества, которое на территории торфяника присутствует в избытке. Во-вторых, растворение минералов, в том числе карбонатов, которые содержатся в подстилающих торфяник глинистых отложениях и прослойках донных отложений озер. Также важную роль играет ионный обмен натрия воды на кальций и магний из почвенного профиля и подстилающих пород. Эти процессы определяют химический состав воды, ее минерализацию и кислотно-щелочной баланс. Усиление испарения из-за повышения летних температур также в последние годы стало заметным фактором», — поясняет руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Евгения Солдатова, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник Центра сохранения и восстановления болотных экосистем Института лесоведения РАН.
Одним из ключевых открытий, по мнению авторов, стало то, что в летний период из воды дренажных каналов могут осаждаться карбонаты. Богатое минеральное питание низинного торфяника, искусственный дренаж и испарительное концентрирование обеспечивают благоприятные условия для насыщения воды этими минералами. В результате осаждения карбонатов углерод, ранее растворенный в воде, исключается из биологического круговорота вещества, по крайней мере на время.
Также авторы проанализировали сезонную изменчивость выбросов метана и углекислого газа с поверхности дренажной системы. Для большинства каналов выделение метана и углекислого газа летом закономерно увеличивалось по сравнению с весенним периодом. Однако авторы обратили внимание на необычно низкие потоки парниковых газов с поверхности дренажного канала, полностью пересыхающего летом, донные отложения которого при этом оставались водонасыщенными. Метан и углекислый газ в этом канале накапливались в поровой воде донных отложений в растворенном виде, но в атмосферу практически не поступали. В результате потоки парниковых газов на поверхности этого канала в летний период были заметно меньше весенних.
«Такой атипичный режим выбросов указывает на необходимость глубже изучать процессы, происходящие с растворенным углеродом. Это поможет точнее оценить роль дренажных каналов в углеродном балансе и разрабатывать более эффективные меры по восстановлению осушенных торфяников. Поэтому мы планируем исследовать процессы, влияющие на миграцию растворенного углерода и его накопление в поровых водах в условиях осушенных торфяников, а также изучить факторы, контролирующие осаждение карбонатов из водного раствора»», — рассказывает Евгения Солдатова.
Источник: indicator.ru
