ДИАГНОСТИКА ПИРОГЕННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ПОЧВ
В настоящее время углерод пирогенно измененных органических соединений (PyC) рассматривается как один из наиболее стабильных и устойчивых к микробиологическому разложению пулов почвенного органического вещества (ПОВ). Считается, что PyC может сохраняться в почвах до нескольких тысяч лет (Kuzyakov еt al., 2014). Благодаря этому во многих современных работах PyC рассматривается как важный пул по секвестрированию углерода из атмосферы. Во многих работах именно с ним связаны «перспективы» по сглаживанию влияния растущей концентрации углекислого газа в атмосфере. Несмотря на общепризнанную важность PyC в экосистемах, в настоящее время нет единого подхода к его определению в почвах (Hammes et al. 2007; Dymov et al., 2021).
Цель данной работы – оценка возможностей применения различных современных методов для определения содержания соединений углерода пирогенно модифицированных органических соединений на примере торфяной почвы.
В качестве критериев оценки были выбраны широко используемые методы определения полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), бензолполикарбоновых кислот (БПКК) и 13С спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Сравнение проводили на примере анализа образцов торфяно-олиготрофной почвы, развивающейся под сосняком багульниково-сфагновым (Горбач и др., 2021).
Полученные данные позволяют сделать вывод, что рассматриваемые подходы позволяют диагностировать пирогенные признаки в составе ПОВ. При этом многие показатели имеют хорошую корреляцию между собой. Суммарное содержание БПКК кислот имеет значимые коэффициенты корреляций с концентрацией нафталина (R = 0.98, p < 0.05), фенантрена (R = 0.78, p < 0.05), флуореантена (R = 0.86, p < 0.05), ароматических фрагментов (CAr-H(C)), определяемых методом ЯМР спектроскопии (R = 0.88, p < 0.05). При этом суммарное содержание ПАУ коррелирует лишь с общим содержанием углерода в образце. Значимые корреляции с высоким коэффициентом выявлены для индивидуальных БПКК и ряда ПАУ. Для всех индивидуальных БПКК, за исключением тримезиновой кислоты, коэффициенты корреляции с нафталином составляют (от 0.96 до 0.98, p < 0.05), с фенантреном (от 0.75 до 0.78, p < 0.05), флуорантеном (0.82–0.86, p < 0.05), хризеном (0.73–0.74, p < 0.05).
Таким образом, на основании проведенных работ, можно констатировать, что эти методы позволяют диагностировать поступление пирогенно модифицированных органических соединений. В составе молекулярных фрагментов ПОВ с пирогенными признаками существенно увеличивается доля углерода, связанного с бензольными ядрами. В составе ПАУ горизонтов увеличивается концентрация нафталина, флуорантена, фенантрена и хризена, которые, вероятно, имеют пирогенную природу. Но при этом увеличение содержания молекулярных ароматических фрагментов и ряда индивидуальных ПАУ можно использовать лишь в качестве маркеров влияния пирогенеза. Данные параметры могут свидетельствовать лишь об общем тренде возрастания «ароматичности» ПОВ. Общие запасы ПАУ крайне малы, их концентрации лишь частично характеризуют общие содержания и запасы PyC в почвах. Более реалистичную картину по концентрациям и запасам PyC в почвах позволяет выявить метод определения БПКК. Благодаря жесткому кислотному гидролизу из почвы извлекается большее количество ароматических соединений, которое более полно отражает концентрации PyC.
