Сотрудниками лаборатории геохимии углерода им. Э.М. Галимова и лаборатории методов исследования и анализа веществ и материалов Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) изучено выветривание базальтовой лавы и шлака, проведено 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).

Использовались водные растворы щавелевой и уксусной кислот для имитации продуктов метаболизма лишайников, мхов и трав. Показано, что мобилизация элементов происходит в результате разрушения породообразующих минералов. Вносимые органические лиганды повышают стабильность металлов в водном растворе и достигаемые высокие концентрации могут повредить водным организмам рек Камчатки.

Исследование выполнено выполнено при финансовой поддержке Министерство науки и высшего образования Российской Федерации. результаты  опубликованы в Asian Journal of Water, Environment and Pollution (AJWEP).

Показано, 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 растворённых форм, чем при отсутствии органических лигандов. Показано, что биохимическое выветривание некоторых тяжёлых металлов проходит значительно эффективнее в присутствии щавелевой кислоты.

Ранние полевые экспедиции ботаников показали, что соли щавелевой кислоты (оксалаты) присутствуют под лишайниками на шлаковых конусах вулкана Толбачик. Были открыты новые виды лишайников, способные эффективно вырабатывать щавелевую кислоту, что приводит к усиленному образованию оксалатов. Было показано, что уксусную кислоту выделяют более развитые высшие растения — травы и кустарники. Благодаря органическим лигандам, коэффициенты извлечения из лав металлов-загрязнителей значительно увеличиваются относительно чистой воды: Cu — 133 (57), Fe — 304 (6), Al — 526 (90), Mn — 115 (17), Pb — 2 (14), Zn — 2 (12) для растворов щавелевой (уксусной) кислоты.

«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 тяжёлых металлов, загрязнявших реку Камчатка в течение 2015—2016 годов, могут быть объяснены вымыванием свежих продуктов извержения вулкана Толбачик (TFE 2012—2013)», — прокомментировал старший научный сотрудник лаборатории геохимии углерода им. Э.М. Галимова ГЕОХИ РАН кандидат физико-математических наук Сергей Воропаев.

Источник: Минобрнауки России.