Изучено влияние выветривания лав вулканов на загрязнение рек Камчатки
Ученые Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) исследовали процессы выветривания базальтовых лав и шлака вулканов Камчатки и оценили их влияние на экологическое состояние водоемов региона.
Сотрудники лаборатории геохимии углерода им. Э.М. Галимова и лаборатории методов исследования и анализа веществ и материалов ГЕОХИ РАН провели экспериментальное выщелачивание основных элементов (Fe, Mg, Al, Ca) и микроэлементов (Li, Ba, V, Mn, Co, Cu, и др.) из лавы и шлака вулкана Толбачик (Камчатка) и установили, что под действием природных органических кислот происходит вымывание опасных для водной фауны металлов, таких как железо, марганец, медь, алюминий и кобальт, в окружающую водную среду.
В качестве имитаторов природных воздействий авторы использовали растворы щавелевой и уксусной кислот — веществ, активно выделяемых лишайниками, мхами и травами, произрастающими в регионе.
«Лишайники широко распространены на полуострове Камчатка и являются одними из первых живых организмов, которые начинают расти на лавовых полях. Преобладающей группой являются корковые лишайники, которые хорошо известны тем, что заселяют каменистые субстраты различного химического состава. Благодаря активному метаболизму они взаимодействуют с минералами коренных пород, что приводит к обширному образованию оксалатов. Таким образом, всплески концентраций тяжелых металлов, загрязнявших реку Камчатка в течение 2015-2016 годов, могут быть объяснены вымыванием свежих продуктов извержения вулкана Толбачика 2012-2013 годов», — рассказал один из участников исследования, старший научный сотрудник лаборатории геохимии углерода им. Э.М. Галимова ГЕОХИ РАН, кандидат физико-математических наук Сергей Воропаев.
Эксперименты показали, что мобилизация микроэлементов происходит в результате разрушения породообразующих минералов. В случае раствора щавелевой кислоты гидроксиды Fe(III) и Mn(IV) восстанавливаются до растворимых соединений Fe(II) и Mn(II). Образование органических комплексов повышает стабильность металлов в растворе и достигаются более высокие концентрации растворенных форм, чем при отсутствии органических лигандов.
Так, в присутствии щавелевой кислоты содержание меди в растворе возрастало в 133 раза по сравнению с чистой водой, железа — в 304 раза, алюминия — в 526. Особенно опасно повышение концентрации кобальта, соединения которого токсичны для человека и животных. После выщелачивания содержания его в воде превышали допустимую норму в 2,5 раза. По мнению ученых, это может представлять угрозу для воспроизводства рыб и устойчивости экосистем рек Камчатки.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России.