Мульти

Jul 10, 2023

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 7971 (2023) Цитировать эту статью

331 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Торфяники на юге Южной Америки (регион Огненной Земли, TdF) играют ключевую роль в экологической динамике Патагонии. Поэтому необходимо расширить наши знания и осознать их научную и экологическую ценность, чтобы обеспечить их сохранение. Целью данной работы было оценить различия в распределении и накоплении элементов в торфяных отложениях и мхе сфагнуме из ТдФ. Проведена химическая и морфологическая характеристика образцов с использованием различных аналитических методов и определено общее содержание 53 элементов. Кроме того, проведена хемометрическая дифференциация по элементному составу образцов торфа и мха. Некоторые элементы (Cs, Hf, K, Li, Mn, Na, Pb, Rb, Si, Sn, Ti и Zn) показали значительно более высокие содержания в образцах мха, чем в образцах торфа. Напротив, только Mo, S и Zr были значительно выше в образцах торфа, чем в образцах мха. Полученные результаты подчеркивают способность мха накапливать элементы и выступать в качестве средства, облегчающего поступление элементов в образцы торфа. Ценные данные, полученные в ходе этого мультиметодологического базового исследования, могут быть использованы для более эффективного сохранения биоразнообразия и экосистемных услуг ТдФ.

Торфяники, почти полностью состоящие из разлагающегося растительного материала, представляют собой крупнейший в мире наземный поглотитель углерода1, способствующий повышению устойчивости экосистем2. Однако они занимают лишь 3% мировой суши3,4,5. Фундаментальная функция торфяников по регулированию углеродного цикла способствует смягчению последствий изменения климата6,7. Они также играют ключевую роль в сохранении биоразнообразия, обеспечивая среду обитания для различных живых видов, палеоэкологических архивов и археологических находок, а также играют особую роль в регулировании гидрологического цикла посредством хранения воды, пополнения подземных вод и смягчения последствий засух и наводнений7,8. Кроме того, торф и мох сфагнум признаны во всем мире ценными экономическими ресурсами для их использования в качестве топлива и садового субстрата соответственно9,10,11. Однако торф является невозобновляемым ресурсом6. В последние годы были предложены новые стратегии разумного использования торфяников и новая политика управления с ограниченными концессиями на добычу полезных ископаемых6,12.

В Южной Америке с умеренным климатом в торфяниках преобладает сфагнум13, и они бедны питательными веществами (омбротрофны)14. Омбротрофные болота гидравлически изолированы и получают все питательные вещества, включая основные и микроэлементы, за счет атмосферных выпадений и осадков15. Несколько исследований показали, что омбротрофные торфяники также являются полезными архивами данных об осаждениях ртути16,17. На скорость накопления и концентрации ртути в омбротрофных торфяниках влияют процессы гумификации торфа, а также местоположение участка, а также антропогенные и природные источники16. Действительно, способность торфа связывать металлы определяется высоким содержанием гуминовых веществ и развитой поверхностью18,19. Карбоксильные и фенольные функциональные группы, присутствующие в гуминовых веществах, составляющих органическое вещество торфа, влияют на химические свойства торфа, такие как комплексообразование с металлами, буферная способность, кислотно-основные реакции и катионообменная способность20,21. Кроме того, мох сфагнум, благодаря высокой катионообменной способности его поверхности, пригоден для мониторинга выпадений элементов в атмосфере11,22,23,24,25. Однако исследованы были лишь некоторые элементы, а другие могли быть связаны мхом сфагнумом, как указывают другие авторы24. Кроме того, элементный состав отложившейся пыли необходим для понимания геохимического цикла пыли и его связи с изменением климата26.

О торфяниках Патагонии имеется ограниченная и фрагментарная информация27; необходимо провести новые исследования для улучшения знаний в этих областях и оценки возможного загрязнения химическими веществами в будущем. Максимально полная химико-физическая характеристика могла бы также позволить создавать искусственные продукты, чтобы избежать истощения природных ресурсов и защитить биоразнообразие. По этой причине нашей основной целью является определение и сравнение общего содержания 53 элементов (Al, As, B, Ba, Be, Bi, C, Ca, Cd, Ce, Co, Cr, Cs, Cu, Eu, Fe , Ga, H, Hf, Hg, K, La, Li, Lu, Mg, Mn, Mo, N, Na, Nb, Ni, O, P, Pb, Rb, S, Sb, Sc, Se, Si, Sm , Sn, Sr, Te, Th, Ti, Tl, U, V, W, Yb, Zn и Zr) в торфе и живом мхе-сфагнуме из восьми участков Огненной Земли (TdF, южная Патагония) с использованием нескольких аналитических методов. и хемометрические инструменты [Анализ главных компонентов (PCA) и пошаговый выбор переменных]. Другие цели - изучить типы и количество функциональных групп с помощью инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR), чтобы выявить возможные корреляции между накоплением элементов и химической структурой торфа и мха сфагнума.