CC BY
9
УДК 551.114:631.4(571.52)
doi 10.24411/2221-0458-2021-85-39-47
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВОДЫ И ПОЧВЫ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ КАА-ХЕМСКОГО РАЙОНА
РЕСПУБЛИКИ ТЫВА
Кашкак Е.С., Монгуш А.М.
Тувинский государственный университет, г. Кызыл
PHYSICO-CHEMICAL CHARACTERISTICS OF WATER AND SOIL OF LOW-TEMPERATURE SPRINGSOF THE KAA-KHEM DISTRICT OF THE REPUBLIC OF
TUVA
Ye.S. Kashkak, A.M. Mongush
Tuvan State University, Kyzyl
В данной статье рассматривается физико-химический обзор низкотемпературных источников Каа-Хемского района Республики Тыва. Воды источников не имели ощутимого запаха, вкуса и привкусаи относились к холодным водам со слабощелочной реакцией среды, кроме воды источника Чурек-Доргун с нейтральным значением рН. Среди основных ионов в исследуемых водах преобладали ионы кальция и гидрокарбонат-ионы. Определение содержания элементов в почвах осуществлялось рентгенофлуоресцентным методом. Проведенные исследования показали, что на данных территориях наблюдается повышенное содержание ряда тяжёлых металлов в почвах, но в соответствии с принятой медицинскими работниками схеме нормирования тяжелых металлов в почвах миграционный и водный показатель вредности никеля, меди и кобальта выше. Это показывает, что выявленное содержание никеля, меди и кобальта в почве не опасно для жизнедеятельности человека. Полученные материалы могут служить основой для дальнейшего мониторинга природных вод Тувы.
Ключевые слова: физико-химические параметры; анионный состав; катионный состав; вода; почва; низкотемпературные воды; Каа-Хемский район; Тува
This article discusses a physicochemical review of low-temperature springs in the Kaa-Khem region of Tuva. The waters of the springs did not have a perceptible smell, taste and taste and belonged to cold waters with a slightly alkaline reaction of the environment, except for the water of
the Churek-Dorgun spring with a neutral pH value. Calcium and hydrocarbonate ions predominated among the main ions in the waters under study. The determination of the content of elements in soils was carried out by the X-ray fluorescence method. Studies have shown that in these territories there is an increased content of a number of heavy metals in soils, but in accordance with the scheme adopted by medical workers for the rationing of heavy metals in soils, the migration and water indicators of harmfulness of nickel, copper and cobalt are higher. This shows that the detected content of nickel, copper and cobalt in the soil is not dangerous for human life. The obtained materials can serve as a basis for further monitoring of the natural waters of Tuva.
Keywords: physicochemical parameters; anionic composition; cationic composition; water; soil; low-temperature waters; Kaa-Khem region; Tuva
Особенности рельефа, климата, геологического строения и гидрологических условий явились причиной широкого распространения в Республике Тыва разнообразных природных водных лечебных ресурсов — минеральных вод, солёных и грязевых озер. К 90-м годам ХХ века было зарегистрировано и исследовано 37 различных минеральных источников и 13 соленых и грязевых озер [7]. К настоящему времени число минеральных источников, используемых населением для лечебных и профилактических целей, значительно увеличилось и достигает более 100 наименований [1, 2].
Для того чтобы установить, к какому типу относится вода источника, определить их лечебные свойства необходимо исследовать физико-химический состав источников. Результаты таких исследований внесут лепту в комплексную оценку гидроминеральных ресурсов Тувы, в
создание электронной базы данных о лечебно-оздоровительных местностях и здравницах республики. Кроме того, более ранние исследования химического состава большинства лечебных источников и озер и бальнеологических характеристик отдельных минеральных источников [6, 7] требуют дополнительного уточнения и постоянных наблюдений. Это обусловлено изменением гидрохимических и геохимических условий местности под влиянием внутренних (процессы метаморфизма подстилающих осадочных пород) и внешних факторов (антропогенное воздействие, сезонные колебания температуры). В связи с вышеизложенным, становится актуальным детальное изучение и мониторинг физико-химических и бальнеологических характеристик лечебных вод Тувы.
Целью работы было изучение физико-химических свойств воды и почвы
источников Каа-Хемского района Республики Тыва.
Объекты и методы исследования
Объектами исследования являлись
Минеральный источник Чурек-Доргун расположен у подножия горы. Само название источника в переводе с русского языка означает «чурек» - сердце, «доргун» - источник в окружении леса. На этот источник чаще приезжают для лечения сердечно-сосудистых заболеваний,
гипертонической болезни, головной боли
[3].
Минеральный источник Святой ключ расположен в 3 км от с. Сарыг-Сеп у реки Дерзиг. Само название источника в переводе на тувинский язык означает «святой» - ыдыктыг, «ключ» - дулгуур [4].
Минеральный источник Эргектээ расположен в 4-5 км к востоку от села Ильинка в Каа-Хемском районе. Этот источник хорош для лечения рахита и болезни костей (информация от старшин
воды источников Чурек-Доргун, Святой ключ, Ойул и Эргектээ, расположенных на территории Каа-Хемского района Республики Тыва (рис. 1).
села).
Пробы воды источников были отобраны в 2019-2020 годах. Пробы отбирались в соответствии с ГОСТ 17.1.5.04-81. Пробы отбирались в заранее приготовленные (многократно вымытые дистиллированной водой) пластиковые бутыли с крышками. Перед отбором пробы посуду несколько раз ополаскивали исследуемой водой. Для большинства санитарно-химических определений при наполнении посуды воду не доливают на 1 -2 см до пробки.
Качество природных вод оценивается комплексом различных химических, физико-химических и санитарно-бакте-риологических показателей. Важнейшими из них являются: определение мутности, цветности, запахов и привкусов,
температуры, величины рН, жесткости, щелочности, ионного состава, содержания газов, соединений азота, железа, сухого остатка, окисляемости, бактериальной загрязненности.
Химический и физико-химический анализ исследуемых вод был проведен сразу после отбора проб по общепринятым методикам согласно нормативным документам в лаборатории физико-химических методов исследования Тувинского государственного университета.
Элементный состав проб почвы источника Чурек-Доргун был изучен рентгенофлуоресцентным методом анализа на анализаторе «Спектроскан МАКС-GV» (ООО "НПО "Спектрон", Санкт-Петербург).
Содержание сухого остатка в исследуемых водах достигало 0,40 мг/л. По величине общей жесткости вода источников Чурек-Доргун, Эргектээ и Ойул
Результаты исследования и их обсуждение
Качество природных вод оценивается комплексом различных химических, физико-химических и санитарно-бактериологических показателей.
Результаты исследования физико-химических показателей вод исследуемых источников Каа-Хемского района представлены в таблицах 1 и 2. Как видно из таблицы 1, исследуемые воды были без запаха и вкуса и температурой от 4,5 до 6,2С. По кислотности воды имели слабощелочную реакцию среды, кроме воды источника Чурек-Доргун с нейтральным значением рН. При определении цветности и мутности было выявлено, что воды прозрачны.
1
относились к водам средней жесткости, а источника Святой ключ - очень мягким (2,3 °Ж).
Таблица
Физико-химические показатели проб воды исследуемых источников
Название источника Т, °С рН Вкус, баллы Запах, баллы Цветность, градусы Мутность, ЕМФ Сухой остаток мг/л
Святой ключ 4,5 7,6 0 0 0 0 0,37
Чурек-Доргун 5,6 6,8 0 0 3,0 0 0,40
Эргектээ 6,2 8,0 0 0 0 1,1 0,25
Ойул 5,0 8,3 0 0 8,4 0,7 0,33
ПДК 20 6-9 2 2 20 2,6 1000
Исследованные показатели вод не превышали предельно-допустимые концентрации согласно действующему в России СанПин.
По макрохимическому составу воды источников Эргектээ и Ойул относились кгидрокарбонатно-сульфатному магниево-кальциевому типу, источника Чурек-Доргун - сульфатно-гидрокарбонатному магниево-кальциевому. Исключение составила вода источника Святой ключ с гидрокарбонатно-хлоридным кальциево-магниевым типом воды.
Макрохимический состав
Среди катионов в воде исследуемых источников преобладали ионы кальция и магния, содержание других катионов было на порядок меньше (таблица 2). Вода исследуемых источников содержала до 36,6 мг/л ионов кальция и до 56,2 мг/л ионов магния. Магний, как и кальций, содержится во всех поверхностных и подземных водах. В природные воды магний поступает в основном за счет процессов химического выветривания и растворения доломитов, мергелей и других минералов.
Таблица 2
воды исследуемых источников
Название источника Чурек-Доргун Эргектээ Ойул Святой ключ ПДК
Тип воды сульфатно-гидрокарбонатныймагниево -кальциевый гидрокарбонатно-сульфатный магниево-кальциевый гидрокарбонатно-сульфатный магниево-кальциевый гидрокарбонатно-хлоридный кальциево-магниевый
°Ж, мг-экв/л 6,1 5,4 6,2 2,3 7,0
Са2+, мг/дм3 56,2 50,3 61 36,6 200
Mg2+, мг/дм3 29,6 31,5 37 21,2 100
ЫИ4+, мг/дм3 0,8 0,8 0,9 0,2 2,5
Feобщ, мг/дм3 0,05 0,9 0,03 0,02 0,3
ИТО3-, мг/дм3 271,5 732 402 55,6 500
SO42-, мг/дм3 332,5 152 87 0,2 500
а-, мг/дм3 28,9 7,1 5,3 14,2 350
Ш3-, мг/дм3 2,9 3,8 4,7 1,9 45
Ш2-, мг/дм3 0,05 0,03 0,03 0,04 3
Количество ионов аммония и железа в Содержание гидрокарбонат-ионов
исследуемых водах было незначительным и варьировало от 55,6 (источник Святой достигало 0,9 мг/дм3. ключ) до 732 мг/дм3 (источник Эргектээ).
Концентрация сульфат-ионов достигала 332,5 мг/дм3, хлорид-ионов - 28,9 мг/дм3. Нитрат- и нитрит-ионы присутствовали в меньшем количестве.
Содержание всех исследованных физико-химических показателей в водах не превышали ПДК питьевых вод, что
Формула солевого состава (по Н. Г.
свидетельствует о пригодности
исследуемых вод для питья.
В таблице 3 представлены формулы солевого состава исследованных проб воды источников Каа-Хемского кожууна.
Таблица 3
Курлову) проб воды исследованных вод
Проба воды аржаанов Формула солевого состава
1. Чурек-Доргун HCO-272 ■ SO4-333 ■ Cl-29 M 0,39-* „ -pH7,5 Т°С 6 Ca2+30 ■ Mg2+56 F
2. Эргектээ M0,32-* 4 -pH8,0 Т°С6 Ca2+32 ■ Mg2+50 F
3. Святой ключ M0,14-* „ -pH7,6 Т°С4 Ca2+37 ■ Mg2+21 F
Химический состав почвы источника Чурек-Доргун. Рентгенофлуоресцентным методом на анализаторе «Спектроскан МАКС^» (ООО "НПО "Спектрон", Санкт-Петербург) были проанализированы пробы почвы источника Чурек-Доргун на содержание Mg, А1, Si, Zn, Р, К, Са, Т^ Сг, Ш, Fe, Ni, Sr, V, Co, Cu.
Исследуемые элементы можно разделить на следующие группы: жизненно-важные (эссенциальные, биогенные) - макроэлементы (магний, натрий, фосфор, сера, кальций, калий, хлор) и микроэлементы (марганец, цинк, железо, хром); условно-эссенциальные (кремний);
токсичные (алюминий, барий);
потенциально-токсичные (стронций,
рубидий, титан, никель) [8].
При изучении элементного состава проб почвы источника Чурек-Доргун рентгенофлуоресцентным методом анализа были обнаружены макроэлементы (К, Са, Р, Mg, Si) и микроэлементы (№, Т^ Zn, Fe, Мп, V, Со, Си и As).
В исследуемых образцах почвы источника Чурек-Доргун среди макроэлементов были обнаружены магний, калий, кальций и фосфор, из которых максимальное содержание было выявлено для кальция (до 6,5%) и магния (до 3,4%)
(рис.2). Они относятся к эссенциальным (биогенным) элементам. Эти элементы играют важную роль при работе сердечнососудистой системы, процессах
энергетического обмена веществ и контроле уровня холестерина в организме человека [5].
Рис. 2. Содержание макроэлементов в пробах почвы источника Чурек-Доргун
Содержание микроэлемента кремния, который участвует в работе почек, печени, желудка и обмена веществ, в исследуемых образцах достигало 56%.
Содержание №, Zn, Mn и ^ в исследуемых почвах превышало ПДК (рис. 3), но в соответствии с принятой
медицинскими работниками схеме нормирования тяжелых металлов в почвах миграционный и водный показатель вредности никеля, меди и кобальта выше. Это показывает, что выявленное содержание №, ^ и ^ в почве не опасно для жизнедеятельности человека.
Рис. 3. Содержание микроэлементов в пробах почвы источника Чурек-Доргун
Среди элементов, относимых к токсичным и потенциально-токсичным по Скальному А.В. [8], были обнаружены алюминий, никель, стронций, титан.
Предельно-допустимые концентрации алюминия и железа законодательством России не регламентированы. Содержание стронция в образцах почвы достигало 349,3
мг/кг, но не превышало предельно-допустимые концентрации.
Таким образом, воды исследуемых источников Святой ключ, Ойул и Эргектээ Каа-Хемского района можно отнести к холодным пресным прозрачным водам со слабощелочной средой. По величине общей жесткости воды источников Чурек-Доргун, Ойул и Эргектээ относятся к водам средней жесткости (5,4 - 6,2 мг-экв/л), а источника Святой Ключ - к мягким водам с общей жесткостью 2,3 мг-экв/л.
При исследовании ионного состава вод среди катионов в исследуемых водах преобладали ионы кальция (36,6 - 61 мг/л) и магния (21,2 - 37 мг/л), среди анионов -гидрокарбонат-ионы (55,6 - 732 мг/л) и сульфат-ионы (0,2 - 332,5 мг/л). По физико-химическим параметрам вода источника Святой Ключ отличалась от остальных исследуемых источников тем, что содержание ионов было минимальным.
Библиографический список
1. Аракчаа, К. Д. Геохимия и оздоравливающее действие пресных аржаанов Тувы / К. Д. Аракчаа, И. Н. Смирнова, С. М. Салчак [и др.]. — Текст : непосредственный // Традиционная медицина. — Кызыл : Научная статья, 2019. — С. 53-59.
2. Аракчаа, К. Д. Природные лечебные воды (аржааны) Тувы и феномен аржааного лечения / К. Д. Аракчаа, А. В. Мерзликин, И. Н. Копылова, Ю Смирнова. — Текст : непосредственный // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. — Кызыл : Научная статья, 2016. — С. 31-32.
Содержание анионов и катионов во всех исследуемых минеральных источниках не превышали предельно-допустимых
концентраций.
При изучении элементного состава проб почвы источника Чурек-Доргун рентгенофлуоресцентным методом анализа были обнаружены макроэлементы (К, Са, Р, Mg, Si) и микроэлементы (№, Т^ Zn, Сг, Fe, Mn, V, Со, Си и As). Среди обнаруженных макроэлементов в исследованных почвах максимальным было содержание кальция и магния. Содержание №, Сг, Zn, Си, Мп и Со в исследуемых почвах превышало ПДК. В соответствии с принятой медиками схеме нормирования тяжелых металлов в почвах миграционной водный показатель вредности никеля, меди и кобальта выше. Это показывает, что выявленное содержание №, Си и Со в почве не опасно для жизнедеятельности человека.
3. Аракчаа, К. Д. Слово об аржаанах Тыва / К. Д. Аракчаа. — Москва : ПолиКом, 1995. — 24 а — Текст : непосредственный.
4. История [сайт]. — URL: http://kaa-hem.ru/city/history.php (дата обращения: 06.06.2021). — Текст : электронный.
5. Мартынов, А. М. Фиалка - песчаная новый источник макро- и микроэлементов / А. М. Мартынов, Е. В. Чупарина. - Текст : непосредственный // Сибирский медицинский журнал. - 2008. - № 3. - С. 98-99.
6. Мембранная фильтрация для непрерывного фракционирования частиц и макромолекул. Распределение компонентов вод лечебных
источников - аржаанов / В. М. Шкинев, Т. Г. Джераян, В. К. Карандашев, К. Д. Аракчаа, Б. Я. Спиваков. — Текст : непосредственный // Журнал аналитической химии. - 2000. - Т. 55. - № 2. - С. 153-160.
7. Пиннекер, Е. В. Минеральные воды Тувы / Е. В. Пиннекер. — Кызыл : Тувкнигоиздат, 1968. — 105 с. — Текст : непосредственный.
8. Скальный, А. В. Микроэлементы для вашего здоровья / А. В. Скальный. — Москва : Оникс, 2004. — 322 с. — Текст : непосредственный.
9. Шпейзер, Г. М. Природные водные лечебные ресурсы Тувы / Г. М. Шпейзер, К. С. Кужугет, К. Д. Аракчаа. — Текст : непосредственный // Гидроминеральные ресурсы Республики Тыва. — 1991. — № 1. — 88 с.
References
1. Arakchaa K.D., Smirnova I.N., Salchak S.M. et al. Geochemistry and the healing effect of fresh arzhaans of Tuva. Traditional medicine. Kyzyl, 2019. P. 53-59. (In Russian)
2. Arakchaa K.D., Merzlikin A.V., Kopylova I.N., Smirnova Yu. Natural healing waters (arzhaans) of Tuva and the phenomenon of arzhaan treatment. Problems of balneology, physiotherapy and remedial physical culture. Kyzyl, 2016. P. 31-32. (In Russian)
3. Arakchaa, K.D. The word about the Tuva arzhaans. 1st ed. Moscow, PolyKom Publ., 1995. 24 p. (In Russian)
4. History. Kaa-hem.ru: [official web site].Available at: http://kaa-hem.ru/city/history.php (access date: 06.06.2021).
5. Martynov A.M., Chuparina E.V. Violet - a sandy new source of macro- and microelements Sib. Myod [Siberian Honey Journal]. 2008. No. 3. P. 98-99. (In Russian)
6. Shkinev V.M., Dzherayan T.G., Karandashev V.K., Arakchaa K.D., Spivakov B.Ya Membrane filtration for continuous fractionation of particles and macromolecules. Distribution of water components of medicinal sources - arzhaans. Journal of Analytical Chemistry. 2000.Vol. 55. No. 2. P. 153-160. (In Russian)
7. Pinneker E. V. Mineral waters of Tuva. 1st ed. Kyzyl, Tuvknigoizdat Publ., 1968. 105 p. (In Russian)
8. Skalny A. V. Microelements for your health. Moscow, Onyx, 2004. 322 p. (In Russian)
9. Shpeizer G. M., Kuzhuget K. S., Arakchaa K. D. Natural water curative resources. Hydromineral resources of Tuva Republic. 1991. No. 1. 88 p. (In Russian)
Кашкак Елена Сергеевна - кандидат биологических наук, старший преподаватель кафедры химии, Тувинский государственный университет, e-mail: klslena@yandex.ru
Монгуш Алдынай Михайловна - преподаватель кафедры химии, Тувинский государственный университет, e-mail: ular94@mail.ru
Elena S. Kashkak - Candidate of Biological Sciences, Associate Professor at the Department of Chemistry, Tuvan State University, Kyzyl, Russia, e-mail: klslena@yandex.ru
Aldynai M. Mongush - Lecturer at the Department of Chemistry, Tuvan State University, Kyzyl, Russia, e-mail: ular94@mail.ru
Статья поступила в редакцию 23.11.2021
