Гидрохимические исследования содово-соленых озер Забайкалья в зимний период

УДК 534.436 © И.Д. Ульзетуева, В.В. Хахинов

ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СОДОВО-СОЛЕНЫХ ОЗЕР ЗАБАЙКАЛЬЯ

В ЗИМНИЙ ПЕРИОД

Представлены результаты гидрохимического исследования вод содово-соленых озер Забайкалья, характеризующихся высокой минерализацией и щелочными значениями среды.

Ключевые слова: минеральные озера, гидрохимия

I.D. Ulzetueva, V.V. Khakhinov

HYDROCHEMICAL INVESTIGATIONS OF SODA-SALINE LAKES OF TRANSBAIKALIA

IN WINTER PERIOD

Results of hydrochemical studies of soda-saline lakes of Transbaikalia, characterized by high mineralization and pH are presented.

Keywords: mineral lakes, hydrochemistry

Байкальский регион представляет обширную зону распространения соленых озер, образующих целые комплексы связанных между собой водоемов. Это уникальные водные экосистемы, характерной особенностью которых является щелочные условия и высокая концентрация солей. До настоящего времени соленые озера остаются малоизученными, со спорными мнениями об их происхождении [1-2].

Целью работы являлось изучение гидрохимических характеристик некоторых соленых озер Бурятии: Нухэ-Нур, Алгинское и Белое (Оронгойское). Исследованные озера являются мелководными водоемами с относительно небольшой площадью. По значению минерализации озера Нухэ-Нур, Алгинское и Белое являются солеными, щелочными (содержание солей 1-35 г/дм3 [1]).

Озеро Нухэ-Нур (площадью около 2-2.5 км2) располагается в надпойменном понижении на степном участке Баргузинской долины, по правому берегу реки Баргузин (54°01'912" с.ш., 110°16'776" в.д.). Поверхностного стока не имеет. Средняя глубина озера составляет 0.6 м.

Озеро Алгинское расположено в нижнем бассейне р. Баргузин в 3 км к северу от с. Алга, у восточного склона горы Кладовой. (53°37'48" с.ш. 109°57'18" в.д.) с площадью 1,04 км2, глубина - 1,3 м.

Озеро Белое (Оронгойское) расположено на левом берегу р. Оронгой, в 3 км от с. Оронгой Иволгинского района. Его котловина сложена отложениями третичного периода. Почва вокруг озера солончаковая, покрыта выцветами солей, солевой режим устойчивый.

Результаты исследований физико-химических параметров и гидрохимическая характеристика исследованных водоемов приведены в табл. 1-4.

Озеро Нухэ-Нур. Температура воды под толщей льда в 1.3 м равна -1,3 С. Определена высокая минерализация и содержание кислорода. Среди катионов преобладают ионы натрия и калия, превышая содержание ионов магния и кальция. Среди анионов доминирующее место занимает гидрокарбонат-ион, также обнаружено большое доля карбонат-ионов, превышая содержание хлоридов и сульфатов. Определены, в достаточно большом количестве, ионы аммония, нитратов и нитритов. Также обнаружены в воде озера фосфаты и фториды, ионы кремния (табл. 2). Анализ микроэлементного состава показал наличие следующих элементов, значения которых превышало 0,1 мг/дм3: бор, алюминий, железо, стронций, вольфрам (табл. 3).

Озеро Алгинское. На момент отбора проб, температура воды имела значение равное -0,1С. Была зафиксирована высокая минерализация в сравнении с ранее исследованиями [2]. Кислорода зафиксировано меньше, чем в других озерах (табл. 1). По данным гидрохимического исследования видно, что доминирующее место среди катионов имеют ионы натрия и калия. Среди анионов доминирующее место занимают сульфаты больше, чем карбонаты, гидрокарбонаты и хлориды. Меньше, чем в других озерах ионов аммония, нитратов, нитритов, фосфатов (табл. 2). Микроэлементным анализом были обнаружены следующие элементы, значения которых превышало 0,1 мг/дм3: кремний, бор, алюминий, стронций (табл. 3).

Озеро Белое (Оронгойское). Температура воды на момент отбора проб была 0.4°С. Показатель жесткости имеет самое высокое значение, что указывает на высокие концентрации ионов кальция и магния (табл. 1). Среди катионов, как и в других озерах, преобладают ионы натрия и калия.

И.Д. Ульзетуева, В.В. Хахинов. Гидрохимические исследования содово-соленых озер Забайкалья в зимний период

Доминирующее место среди анионов занимают хлориды, немного меньше содержание сульфатов, что в три раза больше гидрокарбонатов и на порядок - карбонатов. Обнаружено высокое содержание аммония, нитратов, нитритов и фосфатов (табл. 2). Элементный анализ показал содержание следующих микроэлементов, превышавших 0,1 мг/дм3: стронция, кремния, лития, бора (табл. 3).

Из результатов анализа физико-химических параметров (табл. 1) видно, что температура воды северных озер (Нухэ-Нур и Алгинское) в зимний период, достигают отрицательных значений, что связано с высокими показаниями минерализации. Значения рН показали, что воды озер Нухэ-Нур и Белого являются щелочными, вода Алгинского озера - слабощелочной. Значение содержания кислорода в Алгинском озере было ниже, чем в остальных озерах, это можно объяснить тем, что данное озеро, на момент отбора проб, было практически полностью промерзшим. Значения общей жесткости во всех озерах различаются, самой жесткой является вода озера Белое.

По данным ионного состава (табл. 2) видно, что во всех изучаемых озерах среди катионов преобладают ионы натрия, что характерно для высоко минерализованных вод. В отличие от катионов, в анионном составе доминирующие ионы во всех озерах отличаются друг от друга: в Нухэ-Нуре - гидрокарбонат-ион; в Алгинском - сульфат-ион; в Белом - хлорид-ион. В Белом озере, в отличие от других, было зафиксировано большое содержание кальция и магния, что обуславливает высокие значения жесткости. Наибольшее количество нитритов, нитратов и кремниевой кислоты было обнаружено в озере Нухэ-Нур; фосфатов ионов аммония - в Белом озере.

Результаты элементного анализа (табл. 3) показали значительное содержание кремния, бора и стронция во всех изучаемых озерах. Большое содержание фосфора обнаружено в озере Нухэ-Нур и Алгинском озере. В озере Нухэ-Нур, по сравнению с другими озерами, обнаружено большое содержание урана, вольфрама, молибдена, циркония и астата; в Алгинском озере - железа и кремния; в белом озере - лития и стронция.

Таблица 1

Физико-химические параметры исследованных водоемов

Озево Т°С pH 02 мг/дм3 Ж, мг-экв/лм3 М, г/лм3

Нухэ-Нур -1.3 9.84 7.05 6.5 24.206

Алгинское -0.1 7.47 3.76 32.5 12.883

Белое (Оронгойское) 0.4 9.08 7.45 52.75 12.667

Таблица 2

Ионный состав соленых озер

Ионы Нухэ-Нур Алгинское Белое

К++№+ 12251.43 986.31 1111.94

Mg2+ 60.8 200.6 624.7

Са2+ 30.06 330.66 27.55

С1- 8695 3142 7146

О -и 1922.2 9686.4 7053.8

НСОэ- 14152 1769 2416

СО32- 10860 2220 798

г 10.3 5.5 1.9

N О 0.061 0.042 0.020

Шэ- 84.20 7.78 12.51

кн4+ 12.17 2.93 17.64

Р043- 5.07 0.74 10.41

8І044- 8.076 3.395 0.613

Таблица 3

Результаты элементного анализа

Элемент Нухэ-Нур Алгинское Белое

Li 6.7 10.9 298

В 497 160 351

Al 108 227 65

Si 1392 9112 1197

P 38953 43175 40

Ti 21 13 1.5

V 6.6 13.7 1.9

Mn 59 35 2.7

Fe 276 876 37

As 42,0 5.6 4.7

Rb 4.65 4.05 2.37

Sr 209 309 4648

Zr 40,0 0.57 0.47

Mo 27,0 1.9 3.3

W 108 27,0 0.3

U 95,0 0.6 3.9

На основании результатов катионно-анионного анализа вод изучаемых озер была проведена типизация данных вод в зимний период (табл. 4). Классификация соляных озер основана на химическом составе рапы. Как видно, для озера Нухэ-Нур характерен гидрокарбонатный натриевый тип воды, для Алгинского озера - сульфатный натриевый тип, для Белого озера - хлоридный натриевый тип воды. Отличительным свойством выделенных типов вод является то, что переход состава воды из одного химического типа в другой не может быть осуществлен не иначе, как путем взаимодействия с веществом окружающей среды. Метаморфизация в прямом направлении приводит к постепенной потери менее устойчивых в растворе компонентов и переходу химических типов в направлении от гидрокарбонатного к сульфатному, затем к хлоридному. Метаморфизация в обратном направлении приводит к смене вод хлоридного типа водами сульфатными и гидрокарбонатными. Развитию прямой метамор-физации способствует увеличение аридности климота и возрастание подвижности иона кальция; обратному процессу помогает влажный климат, способствующий снижению степени минерализации и возрастанию гидрокарбонатности воды.

Таблица 4

Типизация вод соленых озер

Озеро Формула Курлова Название воды по ионному составу Тип и подтип воды

Нухэ-Нур HCO3- (40) CO32- (31) Cr (25) Ё + + Na + ( 99 ) Хлориднокарбонатно-гидрокарбонатная натриевая Г идрокарбонатная (содовая) натриевая

Алгинское SO42 ^ (58 ) Cl ^ (19 ) Ё + + Na + (65 ) Хлоридносульфатная натриевая Сульфатная натриевая

Белое Cr (41)SO42- (40.5) Ё + + Na + (63 ) Mg2+ ( 35.4 ) Сульфатнохлоридная магнево-натриевая Хлоридная (галитная) натриевая

Литература

1. Солоноватые и соленые озера Забайкалья: гидрохимия, биология / отв. ред Б.Б. Намсараев. - Улан-Удэ: Изд-во Бурятского госуниверситета, 2009. - C. 26-31.

2. Власов Н.А., Филиппова Г.Р. Физико-химическая характеристика минеральных озер Юго-Восточного Забайкалья // Геохимия и гидрохимия природных вод Восточной Сибири. - Иркутск, 1973. - С. 3-57.

Ульзетуева Ирина Дабаевна, кандидат географических наук, Байкальский институт природопользования СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6

Хахинов Вячеслав Викторович, доктор химических наук, Байкальский институт природопользования СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, khakhinov@mail.ru

Ul’zetueva Irina Dabaevna, candidate of geographic sciences, Baikal Institute of Nature Management SB RAS, 670047, Ulan-Ude, Sakhyanovoy St., 6.

бб

В.А. Суворова, Е.Ю. Абидуева. Условия среды обитания и распространение алкалофильных бактерий-деструкторов в минеральных озёрах Забайкалья и Монгольского плато

Khakhinov Vyacheslav Victorovich, Doctor of Chemistry, Baikal Institute of Nature Management SB RAS, 670047, Ulan-Ude, Sakhyanovoy St., 6

УДК 579.26 © В.А. Суворова, Е.Ю. Абидуева

УСЛОВИЯ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ АЛКАЛОФИЛЬНЫХ БАКТЕРИЙ-ДЕСТРУКТОРОВ В МИНЕРАЛЬНЫХ ОЗЁРАХ ЗАБАЙКАЛЬЯ И МОНГОЛЬСКОГО ПЛАТО

Установлено, что доминирующими ионами в воде исследуемых озер Забайкалья и Монгольского плато являются ионы натрия и хлора. Среди групп бактерий-деструкторов наиболее многочисленными были протео-литические бактерии. Оптимальные значения pH для накопительных культур групп бактерий-деструкторов совпадали со значениями рН в природных образцах изучаемых озер.

Ключевые слова: содово-соленые озера, гидрохимия, бактерии-деструкторы

V.A. Suvorova, E.Yu. Abidueva

THE ENVIRONMENTAL CONDITIONS AND DISTRIBUTION OF ALKALIPHILIC BACTERIA-DESTRUCTORS IN MINERAL LAKES OF TRANSBAIKALIA AND MONGOLIA PLATEAU

Dominant ions in the lakes of Transbaikalia and Mongolian plateau are found to be sodium and chlorine ions. Among bacteria-destructors the most numerous are proteolytic bacteria. The optimum pH values for the cumulative cultures bacteria-destructors coincide with the values ofpH in the natural samples of the lakes under vestigation.

Keywords: sodа-saline lakes, hydrochemistry, bacteria-destructiors

Монгольское плато расположено на востоке Центральной Азии и занимает площадь около 2,6 млн км2. Только на китайской части Монгольского плато расположено более 220 минеральных озёр [1]. На обширной территории Забайкалья насчитывается около 19000 озер с водным зеркалом свыше 0,1 км2 [2]. Минеральные озера представляют собой особый тип экосистем, широко распространенных в аридных условиях. Формированию этих озер благоприятствует мелкосопочный рельеф с большим количеством депрессий и жаркий засушливый климат, способствующий испарительному концентрированию поверхностных вод [3].

Цель данной работы - изучение гидрохимических показателей и оценка численности бактерий-деструкторов в исследуемых озерах Забайкалья и Монгольского плато.

Методы исследования

Пробы воды и донных осадков для исследований отбирали в стерильную посуду. Кислотность среды (рН) измеряли рН-метром рНер2 (Португалия), значения общей минерализации - тестер-кондуктометром TDS-4 (Сингапур). Гидрохимические исследования проводили стандартными методами [4]. Определение численности бактерий проводили методом предельных разведений в жидкой среде следующего состава (г/л): KN2PO4 - 0,2; MgCl2-H2O - 0,1; NH4CI - 0,5; KCl - 0,2; дрожжевой экстракт - 0,05; NaCl - 1,5%. В среду вносили по 1,5% соответствующих субстратов: для целлюлоли-тиков - фильтровальная бумага, протеолитиков - пептон, амилолитиков - крахмал. Для оценки влияния экологических условий на рост различных групп бактерий-деструкторов посевы проб проводили на градиент значений рН (от 6,0 до 10,0) [5]. Рост бактерий фиксировали по увеличению оптической плотности на фотоэлектроколориметре КФК-20 при длине волны 540 нм.

Результаты и обсуждение

Исследования проводились в пяти содово-солёных озерах Забайкалья, Монголии и Внутренней Монголии (Китай) с ноября 2010 по апрель 2011 гг. Исследования физико-химических параметров воды и донных осадков содово-соленых озер дают представление о среде обитания микроорганизмов. В данных водоемах были определены температура воды, значения рН и минерализации (табл. 1).