CC BY
92
11. Савичев О.Г. Подземная составляющая стока рек бассейна Средней Оби // Мелиорация и водное хозяйство. - 2010. -№1. - С. 36-39.
12. Макушин Ю.В., Шинкаренко В.П., Савичев О.Г. Закономерности и особенности распределения химического состава подземных вод неоген-четвертичных отложений на территории
Томской области // Проблемы поисковой и экологической геохимии Сибири. Труды научн. конф. - Томск: Изд-во ТПУ, 2003. - С. 89-91.
Поступила 29.04.2010 г.
УДК 550.42:574.58
ХИМИЧЕСКИЙ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ ВОД ВТОРИЧНЫХ ОЗЕР ИКСИНСКОГО БОЛОТА (ЮЖНАЯ ТАЙГА, ЗАПАДНАЯ СИБИРЬ)
, М.А. Здвижков*, Ю.И. Прейс**
Томский политехнический университет *Томский филиал Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН E-mail: [email protected] "Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, г. Томск E-mail: [email protected]
Приведены результаты полевых и лабораторных химических и микробиологических исследований состава вод вторичных озер Иксинского болота Томской области в пределах олиготрофных комплексов различной стратиграфии в конце периода зимней межени. Установлено, что микробная вертикальная стратификация озерных вод проявляется, как правило, в уменьшении количества микроорганизмов в придонных водах и изменении межгруппового соотношения бактерий.
Ключевые слова:
Болотный ландшафт, вторичное озеро, химический состав вод, микробный ценоз. Key words:
Marsh landscape, secondary lake, chemical composition of water, microbe cenosis.
Н.А. Трифонова
Введение
По химическому составу воды болотных озер, как и другие ландшафтных образований, имеют генетическую связь с составом речных вод. В то же время морфологические особенности озер (площадь, глубина, конфигурация) создают специфические черты их химического состава, не свойственные рекам. От соотношения объема озера и величины притока зависит минерализация воды; от глубины - прогреваемость и аэрация, создающие вертикальную неоднородность физико-химических и биогенных параметров [1].
Болотные ландшафты обладают своеобразием экологического облика, обусловленным сочетанием благоприятных трофических условий и факторов (низкие значения рН, температуры, замедленная аэрация), сдерживающих интенсивность преобразования трофозначимых компонентов данных систем. В этом преобразовании преимущество получают микроорганизмы, которые, в отличие от других живых существ, обладая мобильностью и многообразием физиологических функций, более конкурентны в адаптации к неблагоприятным условиям окружающей среды. В этой связи, учитывая роль воды в динамике болотообразовательного процесса, актуально изучение водных болотных, в том числе, озерных экосистем, как среды обитания микроорганизмов, изучение их численности и
группового соотношения в зависимости от физико-химических условий окружающей среды [2, 3].
Комплексы с вторичными озерами являются одним из основных микроландшафтов олиготроф-ных болот лесной зоны Западной Сибири. В южной тайге максимальная заозеренность характерна для наиболее возвышенных участков Васюганского плато, занятых Большим Васюганским болотом, особенно в верховьях рек Васюгана, Чижапки, Чу-зика, Кенги. Сильно заозеренные участки встречаются и на водоразделах рек Шегарки, Иксы и Бак-чара. Преобладают вторичные озера и озерки, сформировавшиеся на торфяных отложениях. Вторичные озера различных элементов гидрологической сети болот различаются размерами (от нескольких десятков до сотен метров), формой, ориентацией (вдоль или поперек поверхностного стока), глубиной и генезисом.
На характерных для южной тайги верховых болотах Нарымского типа вторичные озера формируются в процессе их аутогенного развития на поздней олиготрофной стадии из-за недостаточного стока на уплощенных вершинах [4]. Озера мелкие, подстилаются верховыми торфами толщиной до 2...3 (5) м. Постепенный характер их формирования подтверждается возрастанием в ботаническом составе торфов гидрофильных видов. Согласно [5] и данным геологической разведки, в Западной Си-
бири, и, в частности, на Большом Васюганском болоте, широко распространены более глубокие (1,5...3,0 м) озера, появившиеся на более ранних стадиях катастрофическим путем. Дно таких озер образовано переходными и низинными торфами, а, в целом, торфяные отложения олиготрофных комплексов представлены разнотипными блоками залежей.
Химический состав вод олиготрофных болот Западной Сибири достаточно хорошо изучен. В то же время микробиологические и гидрохимические свойства вторичных озер Большого Васюганского болота изучены недостаточно. При гидрохимических исследованиях опробование торфяных отложений под озерами, как правило, не проводилось. Поэтому степень влияния генезиса и свойств придонных торфов озер на их микробиологические и гидрохимические свойства не исследована.
Цель исследования - изучить химический и микробиологический состав вторичных озер различного генезиса олиготрофных участков Большого Васюганского болота.
Объекты и методы
Исследования проводились на южнотаежном олиготрофном болоте Иксинское, северо-восточном отроге Большого Васюганского болота, занимающем Шегаро-Иксинский водораздел. Исследованный участок (56°54'...56°59' с.ш., 82°2Г...83°22' в.д.) этого болота вытянут с юга на север, представлен эксцентричным массивом с преимущественно субширотной структурой микроландшафтов. Основной фон из осоково-шейхцериево-сфагновых топей с озерками и редкими грядами нарушен многочисленными сильно заозеренными ложбинами стока и цепочками островов, покрытых низкорослыми рямами. Внутриболот-ная гидрографическая сеть из глубоких (2,0...3,0 м) озер сформировалась преимущественно на ранних стадиях его развития. Минеральное дно болота сложено карбонатными глинами и суглинками.
В 2004 г. в конце периода зимней межени было проведено геоботаническое, гидрохимическое и микробиологическое обследование озер и топи 6-ти ключевых участков (КУ) Иксинского болота. На КУ 1 и 2 представлены грядово-крупноозерные комплексы крупных субширотных ложбин стока, возникших над минеральными гривами в результате формирования инверсионного рельефа поверхности болота. Озера имеют глубину 2,5 м, вытянутую вдоль стока форму, значительные размеры, залегают над повышениями минерального дна.
На КУ 3 и 4 представлены грядово-топяно-озерные комплексы небольшой субширотной и крупной субмеридиональной ложбин стока, по которым осуществляется сток с расположенных севернее олиготрофных участков. Озера имеют глубину 2,0 м, небольшие размеры, вытянутую поперек стока форму, залегают над понижениями или небольшими повышениями минерального дна. На КУ 5 представлен грядово-топяно-озерный ком-
плекс небольшой ложбины стока, берущей начало с КУ 1. Озера имеет небольшую глубину и размеры, округлую форму. На КУ 6 представлен сетчатый грядово-топяной комплекс периферийного участка болота. Гряды всех комплексов заняты олиго-трофными сосново-кустарничково-сфагновыми сообществами (рямами) co Sphagnumfuscum, иногда с Pleurozium schreberi, а топи - олиготрофными осоково-шейхцериево-сфагновыми. Однако на контактных полосах гряд или топей с озерами встречаются евтрофные виды (Menyanthes trifoliate, Carex paupercula), а в озерах обычно представлены рыхлые моховые дернины мезо-олиготрофного гипнового мха Wamstorfia fluitans, что свидетельствует о некоторой их эвтрофикации.
Полевые исследования включали отбор проб воды в поверхностном и в придонном слоях озер, потенциометрические определения рН, Eh, удельной электропроводности с использованием прибора Watertest. Всего было отобрано 10 проб воды из озер и 1 проба на олиготрофной топи. Пробы торфа отобраны через 5...10 см на полную глубину залежи под всеми их элементами.
Изучение компонентного состава вод проводили в стационарных химических лабораториях УНПЦ «Вода» ИГНД ТПУ с использованием классических титриметрических методов анализа (С1, Са, Mg, HCO3, фульво- и гуминовые кислоты, Сорг), фотоколориметрических (Fe, Si, NH4), атомно-аб-сорбционных (Na, К), метода инверсионной воль-тамперометрии в определении марганца.
В основе методологии микробиологических исследований озерных вод преобладали общепринятые методы анализа [6]. В схеме анализа было предусмотрено выявление количественного состава, распространение и групповое соотношение сапрофитных микроорганизмов, обладающих различной направленностью в преобразовании биогенных элементов.
В пробах торфа проведено определение ботанического состава, степени разложения глазомерно-микроскопическим методом [7] и зольности по методике Инсторфа [8].
Результаты и обсуждение
Торфяные залежи под глубокими озерами КУ 1-4 имеют небольшую толщину h (рисунок) и сложены, в основном, средне- и хорошоразложив-шимися торфами. Эти торфа, в том числе верховые, залегающие на дне озер, имеют показатели зольности, соответствующие переходному типу. Показатели зольности A и степени разложения R средние по залежи и торфа, образующего дно озера, приведены в табл. 1.
Под озером КУ 1 залегает переходная топяная залежь, которая подстилается органическим и ор-ганоминеральным карбонатным сапропелями. Местами залежь перекрыта разжиженным практически не разложившимся слоем переотложенного переходного гипнового торфа.
Таблица 1. Характеристика изученных озер и топи
Характеристики объекта Озеро 1 Озеро 2 Озеро 3 Озеро 4 Озеро 5 Топь
Размеры озера, м 100x300 200x700 50x100 60x200 25x30 60x100
Глубина озера,м 2,5 2,5 2,0 2,0 1,0 0
Толщина залежи, м 0,50 0,90 1,40 1,00 2,70 4,45
Тип залежи переходная смешанная смешанная верховая верховая верховая
Вид залежи топяная топяная топяная топяная комплексная комплексная
Лр, % 6,37 5,10 5,38 4,81 3,05 3,11
V % 35 32 42 27 20 27
Тип торфа переходный верховой верховой верховой верховой верховой
Вид торфа дна озера гипновый шейхцериево-сфагновый травяно-сфагно-вый травяно-сфагно-вый пушицевый сфагновый моча-жинный
Л, % 4,51 3,57 4,26 5,28 4,84 2,79
Н, % 22 25 32 20 20 5
h, см п.о. 1 п.0.2 п.о.З п.о. 4 п о. 5 п о. 6
О 50 100 О 50 100 0 50 100 0 50 100 0 50 100 0 50 100
Рисунок. Стратиграфия торфяной залежи под исследованными вторичными озерами и топью болота Иксинское. Растительные остатки в торфе: 1) Sphagnum fuscum; 2) S. angustifolium; 3) S. magellanicum; 4) S. papillosum; 5) S. balticum; 6) S. maj-us; 7) S. jensenii; 8) S. flexuosum; 9) S. fallax; 10) S. teres; 11) гипновые мхи; 12) шейхцерия; 13) осоки; 14) Carex limosa; 15) C. rostrata; 16) C. lasiocarpa; 17) кочкарные осоки; 18) тростник; 19) вахта; 20) папоротник; 21) хвощ; 22) пушица; 23) вересковые кустарнички; 24) древесные остатки; 25) карликовая березка; 26) тростник; 27) сапропель; 28) вода
Под озерами КУ 2 и 3 залегают смешанные то-пяные залежи, под озером № 4 - верховая топяная. Под озером КУ 3 минеральное дно имеет резко дифференцированный микрорельеф, поэтому слой торфяных отложений значительно варьирует, местами отсутствует.
Торфяные залежи под озером и топью КУ 5 и 6 имеют значительно большую глубину и являются верховыми комплексными. Для этих залежей характерны мощные слои слаборазложившихся то-пяных сфагновых торфов с преимущественно низкой зольностью. Лишь пушицевые торфа дна озера КУ 5 по зольности сходны с торфами других озер.
Воды изученных озер ультрапресные, кислые (рН 4,0...5,1), табл. 2, имеют пониженный (хотя и положительный) окислительно-восстановитель-
ный потенциал (ЕЬ - 100...182 мВ) по сравнению с водой олиготрофной топи (ЕЬ - 302 мВ). Наблюдается вертикальная неоднородность химического состава озерных вод. От поверхности к дну увеличивается содержание ионов 8О42-, РО43-, КИ4+, в некоторых случаях N0^, доля гуминовых кислот, но уменьшается общее содержание органического вещества (по значениям перманганатной окисляемо-сти и химического потребления кислорода) фуль-вокислот. Необходимо также отметить, что в период снеготаяния данные озера имеют смешанный трофический тип, где наблюдается сочетание ги-перевтрофного (по содержанию растворенного органического вещества и азотным соединениям) и олиготрофного (по фосфору и минеральным компонентам [9]) типов водоемов.
Таблица 2. Химический состав вод вторичных озер и топи
\О6ъект, номер N. пробы Параметр/4-, концентрациях^ Озеро 1 Озеро 2 Озеро 3 Озеро 4 Озеро 5 Топь
Поверхность Дно Поверхность Дно Поверхность Дно Поверхность Дно Поверхность Дно
405 406 408 409 401 402 403 404 410 411 407
ЕИ, мВ 133 141 182 123 154 138 100 218 178 136 302
рн 4,75 4,82 4,98 5,08 4,49 4,58 4,3 4,33 4,68 4,87 4,02
НСОз-, мг/л 15,2 15,2 21,4 15,2 15,2 15,2 15,2 12,2 12,2 18,3 12,2
Б042-, мг/л 2,2 3,4 1,9 2,3 0,8 2,8 1,05 3,3 2,7 2,8 0,9
С1-, мг/л 1,2 1,2 2,2 2,2 2,2 1,4 1,4 2,6 1,4 1,2 1,4
Р043-, мг/л 0,11 0,12 0,06 0,29 0,07 0,15 0,11 0,05 0,54 0,13 0,18
N0^, мг/л 0,014 0,014 <0,010 0,090 <0,010 0,040 <0,010 <0,010 0,020 0,014 <0,010
N0^, мг/л 5,22 4,33 5,93 5,78 3,26 4,91 5,02 5,34 6 , 00 7,03 3,59
Са2+, мг/л 1 1 2 2 3 2 3 2 1 2 1
Мд2+, мг/л 1,8 1,8 2,4 1,2 3,1 1,2 3,1 3,7 1,8 1,2 1,8
№+, мг/л 0,9 1,6 0,8 0,7 1,1 1,5 0,9 1,0 0,6 0,6 1,1
К+, мг/л 1,2 1,2 1,3 1,5 2 1,4 2,2 2,2 1,2 1,3 0,8
NH4+, мг/л 1,45 2,12 1,35 4,31 1,64 1,75 2,05 2,53 1,11 1,85 1,34
ОЖ, мг-э/л 0,2 0,2 0,3 0,2 0,4 0,2 0,4 0,4 0,2 0,2 0,2
М, мг/л 22 23 31 23 27 27 26 24 19 25 19
Сорг, мг/л 63,4 52,2 63,3 58,5 66,7 55,5 65,1 77,5 82,5 77,8 73,5
ФК, мг/л 70,4 79,1 86,2 83,6 96,9 91,8 98,4 98,9 98,9 97,9 97,4
ГК, мг/л 11,7 13,9 16,8 19,0 14,6 19,0 3,9 2,0 32,9 50,5 5,2
ПОК, мгО2/л 48,2 45,6 43,2 43,2 73,6 65,6 88,2 88,1 44,3 41,6 72,2
ХПК, мгО2/л 168 139 169 156 173 148 190 173 220 207 196
Fe, мг/л 2,02 1,88 2,62 2,45 3,15 2,83 2,83 2,94 2,02 2,45 1,88
Б1, мг/л 1,64 3,25 2,14 2,12 2,31 2,33 3,65 0,34 2,32 2 ,75 5,52
А1, мг/л 0,02 0,11 0,12 0,06 0,03 0,09 0,06 0,03 - 0,21 0,13
и, мг/л 0,006 0,003 0,002 0,003 0,004 0,004 0,004 0,004 0,002 0,003 0, 002
Мп, мг/л 0,064 0,052 0, 044 0,076 0,053 0,055 0,086 0,046 0,046 0,041 0,041
А$, мкг/л 1,3 2,7 1,6 2,0 1,2 1,2 1,3 1,3 1 ,8 2,4 1,0
Нд, мкг/л 0,14 0,02 0,10 0,01 0,02 0,04 0,06 0,01 0,06 0,03 0,02
Zn, мкг/л 26,7 7,5 9,8 30,2 6,6 8,0 8,7 17,6 6,6 5,1 12,5
С^ мкг/л 0,1 0,1 0,1 0,5 0,1 0,2 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1
РЬ, мкг/л 2,1 1,8 1,8 2,5 1,8 1,2 1,8 1,8 1,0 1,0 0,8
Си, мкг/л 2,6 1,2 1,1 3,8 0,8 1,0 1,0 2,0 0,7 0,6 1,3
Примечание: М - общая минерализация; ПОК - перманганатная окисляемость; ХПК - химическое потребление кислорода; ФК, ГК - фульво- и гуминовые кислоты; ОЖ - общая жесткость.
Сравнительный анализ химического состава поверхностных вод глубоких озер КУ 1-4 с водами олиготрофной топи КУ 6 выявил повышенное содержание почти всех исследованных компонентов, в том числе, в 2 и более раз: ГК, Са2+, К+, Li, РЬ, Н§. В тоже время в них в 2 раза меньше: ЕЬ, Р043-, А1. Показатели ПОК, ХПК, Сорг, ФК, Си, Zn имеют близкие значения. Однако эти различия не позволяют говорить о принципиальном отличии химического состава вод в зависимости от условий их формирования на ранних стадиях развития. Сходные различия химического состава вод глубоких озер выявлены и при сравнении их с водами более мелкого озера КУ 5 на мощном слое верховых торфов. Для показателей ПОК, КН4+, №, Си, Zn характерны более значимые отличия, а для ЕЬ, Н и й - менее значимые. При этом вода мелкого олиготроф-ного озера обогащена в 2...6 раз по сравнению с водами как глубоких озер, так и олиготрофной топи: ГК, Р043- и й042-. Вероятнее всего это связано, как с исходной повышенной степенью разложения пу-шицевых торфов дна озера, так и с более активным их разложением в условиях лучшей аэрации и прогрева. Воды мелкого озера и топи по многим показателям: ХПК, Сорг, ФК, НС03-, С1, М, ОЖ, Са2+, М§2+, Fe, Мп сходны в связи с тем, что они залегают среди верховых торфов, и питание их осуществляется в основном атмосферными водами. Сходны с ними по ОЖ, содержанию КН4+, Са2+, М§2+, Fe, и К и воды глубоких, но очень крупных озер КУ 1 и 2, расположенных на наиболее высоких гипсометрических уровнях в центральной части болота и поэтому имеющих небольшие водосборы. В то же время, воды глубоких проточных озер КУ 3 и 4 характеризуются более высокими показателями ПОК, ХПК, ОЖ и содержания ФК, Ш4+, Са2+, М^+, Бе, К и Это обусловлено, прежде всего, их залеганием
на более низких гипсометрических уровнях периферийных участков болота, куда осуществляется вынос с выше расположенных участков.
В озерных водах обнаружены микроорганизмы различной геохимической направленности, наибольшим разнообразием и численностью отличаются гетеротрофные бактерии, деятельность которых связана с геохимическим циклом углерода. Среди гетеротрофных бактерий в водах озер присутствуют бактерии, участвующие в преобразовании азота (олигонитрофилы и азофиксирующие), железа (гетеротрофные железобактерии). Лито-трофные микроорганизмы, использующие энергию преобразования минеральных соединений, представлены в изученных озерах группами нитри-и денитрифицирующих бактерий, окисляющих и восстанавливающих соответственно КН4+ и N0^, а также автотрофными железобактериями, окисляющими Бе2+, используя углекислоту [2]. Тионовоки-слых бактерий (ТЫоЬаеШт Шорагш, Тк. ёвмМ/!-еат, Тк. ¡еггоох\йат) и сульфатфосстанавливаю-щих бактерий не обнаружено.
Из результатов определения общего количественного и группового состава микрофлоры озерных вод (табл. 3) видно, что минимальное содержание бактерий составляет до 10 клеток в 1 мл воды (нитри- и денитрифицирующие бактерии, автотроф-ные железобактерии), а максимальное - 105 клеток в 1 мл воды. Некоторые микроорганизмы (аммонифицирующие, нитрифицирующие, гетеротрофные железобактерии) иногда не обнаруживаются.
Численность бактерий в придонных слоях озер, как правило, уменьшается. Однако отмечена и противоположная тенденция у нефтеокисляющих бактерий в пробах 406 и 411, у олигонитрофильных бактерий (403, 409, 411) и у гетеротрофных железобактерий (406, 411).
Таблица 3. Общий состав микрофлоры в водах вторичных озер и топи, клеток/мл
Объект, ^^^номер „робы Вид бактерий Озеро 1 Озеро 2 Озеро 3 Озеро 4 Озеро 5 Топь
405 406 408 409 401 402 403 404 410 411 407
Болг 90000 27500 70400 35700 25000 18000 78000 4500 66000 18000 80000
Бва 72000 35500 63000 27900 22700 17000 120000 25500 53000 33600 38400
Бамф 20800 24200 3000 2820 16000 - - - 3850 1300 -
Бм„а100% 10800 1600 6000 3400 5200 24400 87000 950 8100 14000 3300
Бноб 1250 3650 12900 1600 1100 500 3350 600 16800 23900 12800
Болгн 32820 33000 52000 104000 20000 3600 6000 23400 3600 54000 28600
Индекс олиготрофности 8,3 17,8 11,7 10,5 4,8 0,7 0,8 4,7 8,1 1,2 24,2
Бнтф 102/5 10/5 102/5 102/5 - 102/5 102/5 103/5 102/5 102/5 102/5
Бднф 103/10 10/10 103/10 103/10 103/15 104/15 103/15 103/12 103/12 104/12 102/10
Бжбг 1100 4400 - 1885 7200 100 2600 3950 150 6950 55000
Бжба 102/10 10/10 102/10 102/10 103/12 103/10 103/12 102/10 102/10 10/10 10/10
«-» - нет данных. Бактерии: Болг - олиготрофные; Бва - выделяемые на естественной воде; Бамф - аммонифицирующие, разлагающие простые азотосодержащие органические вещества; Б„„а100% - разлагающие сложные азотосодержащие органические вещества; Б„о6 - нефтеокисляющие; Болгн - олигонитрофильные; Бнтф - нитрифицирующие; Бднф - денитрифицирующие; Бжбг и Бжба - гетеротрофные и автотрофные железоокисляющие. Для Бнтф, Бднф и Бжба в числителе - количество клеток в 1 мл воды, в знаменателе - активность бактерий в баллах.
Доминирующий характер численности олиго-трофных бактерий (Болг) по сравнению с бактериями, усваивающими сложные органические соединения (Бмпа100 %) свидетельствует об олиготрофности микробо-ценозов вод. Отмечается уменьшение олиготрофности (индекса олиготрофности Болг/ (Бмпа100%)) микробных сообществ от поверхности к дну водоемов (табл. 3). Долевое (процентное) соотношение бактерий в микробных ценозах поверхностных и придонных водных слоев также имеет дифференцированный характер. Иногда вертикальная неоднородность группового состава в указанном аспекте весьма контрастна (табл. 4).
На основании анализа характера распределения литотрофных бактерий, выделенных из вод болотных озер, установлена приуроченность автотроф-ных железобактерий к поверхностным водным слоям. Численность же нитри-, денитрифицирующих бактерий выше в придонных слоях. Обращает на себя внимание низкая интенсивность развития ни-трификаторов (табл. 3). Установлено, что в придонных водных слоях озер средние значения нитри- и денитрифицирующих бактерий возрастают вместе с увеличением среднего содержания иона КН4+.
Наличие биогенных элементов и минеральных компонентов способствует развитию микроорганизмов с разными биогеохимическими функциями. Однако, в основном это гетеротрофные бактерии, участвующие в минерализации органического вещества. При этом, наличие высокого содержания гуминовых соединений, трудно поддающихся бактериальной утилизации, и высокое количество легкоразлагаемой органики (ПОК), предопределяет численное преимущество в водах озер олиго-трофных бактерий, использующих как вышеназванные соединений, так и способных к аккумуляции органического вещества из рассеянного состояния. Высокий индекс олиготрофности, превышающий 1, характеризует микробные ценозы изученных озер как олиготрофные.
Таблица 4. Соотношение основных групп гетеротрофных бактерий в водах вторичных озер и топи, %
\Объект, номер пробы Вид бактерий4^ Озеро 1 Озеро 2 Озеро 3 Озеро 4 Озеро 5 .а о
405 406 408 409 401 402 403 404 410 411 407
Болг 31,2 16,8 32,1 11,6 21,2 24,8 19,3 6,8 37,2 8,5 32,2
Бва 24,9 21,7 28,7 9,1 19,2 23,4 29,6 38,2 29,8 15,9 15,5
Бамф 7,2 12,7 1,4 0,9 13,5 - - - 2,2 0,6 -
Бмпа100% 3,7 1,0 2,7 1,1 4,4 33,6 21,5 1,5 4,6 6,6 1,3
Бноб 0,4 1,1 5,9 0,5 0,9 0,7 0,8 0,9 9,4 11,3 5,2
Болгн 11,4 20,2 23,7 33,9 16,9 4,1 1,5 35,7 2 25,6 11,5
Бжбг 0,3 12,5 - 2,8 6,2 0,2 0,8 6,3 0,3 3,5 22,2
Как по химическому, так и по микробиологическому составу исследованные озера имеют вертикальную неоднородность. Это обусловлено как строением озер, их гидрологическим режимом, так и сезонным фактором - началом снеготаяния, когда верхние слои обогащаются кислородом аллох-тонного происхождения (притоки талых вод), и началом образования его в процессе фотосинтеза.
Возможно, что в момент отбора проб ещё не наступил период активного перемешивания поверхностного и придонного водных слоев озер, что и явилось причиной вертикальной неоднородности состава озерных вод. Особенности озер, связанные с сезонным фактором, способствуют, по-видимому, и специфическому характеру распределения бактерий в микробных биоценозах.
Под влиянием вышеуказанных причин находится также распределение мегатрофных микроорганизмов. Так, приуроченность аэробных авто-трофных железобактерий к верхним водным слоям обусловлена лучшими условиями аэрированности. Рост численности нитри- и денитрифицирующих бактерий в придонных слоях связан с увеличением в них содержания ионов КН4+. Наличие большого числа микроорганизмов, конкурирующих за кислород, является, по-видимому, фактором формирования застоя вторичного характера.
Недостаток кислорода подавляет интенсивность процесса бактериального окисления аммония, несмотря на довольно значимые содержания нитрифицирующих бактерий, являющихся строгими аэробами.
Отсутствие в озерных водах тионовых и суль-фатвосстанавливающих бактерий связано, скорее всего, с неблагоприятными значениями ЕЙ - низкими для одних и высокими для других соответственно. Для сульфатредуцирующих бактерий лимитирующим фактором является также низкие значения рН озерных вод.
Выводы
1. В период таяния снегового покрова определен химический и микробиологический состав вод вторичных озер Иксинского болота Томской области. По соотношению биогенных и минеральных компонентов состава вод, озера характеризуются смешанным трофическим типом. В водах с высоким содержанием органического вещества гуми-новой природы развит олиготрофный тип микробиоценоза, включающий в основном гетеротрофные бактерии, участвующие в преобразовании органического углерода, азота и железа.
2. По ряду компонентов, особенно биогенных, состав озерных вод имеет вертикальную неоднородность, которая формируется, по-видимому, в результате сезонного изменения градиентов температуры и кислорода между поверхностными и придонными водными слоями. Следствием вертикальной неоднородности химического состава озерных вод является микробная вертикальная стратификация, проявляющаяся, как правило, в уменьшении большинства микроорганизмов в придонных водах, а также в изменении межгруппового соотношения бактерий.
3. На современной олиготрофной стадии развития болота на химический и микробиологический состав вод озер оказывает большее влияние их местоположение на болотном массиве, а не стадия, на которой они сформировались. Исследования выполнены при финансовой поддержке гранта РФФИ № 08-05-92500-НЦНИЛа и № 09-05-01077-а.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алекин О.А. Основы гидрохимии. - Л.: Гидрометеоиздат, 1972.- 443 с.
2. Кузнецов С.И. Микрофлора озер и ее геохимическая деятельность. - Л.: Наука, 1970. - 440 с.
3. Романенко В.И. Микробиологические процессы продукции и деструкции органических веществ во внутренних водоемах. -Л.: Наука, 1985. - 294 с.
4. Бронзов А.Я. Верховые болота Нарымского края // Труды научно-исследовательского торфяного института. - 1930. -Вып. 3. - 100 с.
5. Львов Ю.А. К характеристике Иксинского водораздельного болота // Известия Томского отделения Всесоюзного ботанического общества. - 1959. - Т. 4. - С. 59-62.
6. Методы общей бактериологии / под ред. Ф. Герхардта и др. -М.: Мир, 1983. - Т. 1. - 536 с.
7. Тюремнов С.Н., Ларгин И.Ф., Ефимова С.Ф., Скобеева Е.И. Торфяные месторождения и их разведка. - М.: Недра, 1977. -264 с.
8. Лиштван И.И., Король Н.Т. Основные свойства торфа и методы их определения. - Минск: Наука и техника, 1975. - 318 с.
9. Заварзин Г.А. Литотрофные микроорганизмы. - М.: Наука, 1972. - 323 с.
Поступила 06.04.2010 г.
УДК 550.845
СТРУКТУРА АНОМАЛЬНОГО ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКОГО ПОЛЯ КАК ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКИЙ КРИТЕРИЙ ОРУДЕНЕНИЯ (НА ПРИМЕРЕ РАЙОНА ЗОЛОТОРУДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ НОВОГОДНЕЕ-МОНТО)
Н.В. Гусева, Ю.Г. Копылова
Томский политехнический университет E-mail: [email protected]
Приведены результаты поисковых гидрогеохимических опытно-методических работ на Тоупугол-Ханмейшорской площади в районе золоторудного месторождения Новогоднее-Монто. Рассмотрен химический состав вод, особенности формирования геохимических типов вод как однородных геохимических совокупностей. Проанализирована структура аномального гидрогеохимического поля и выделены перспективные участки на обнаружение оруденения.
Ключевые слова:
Гидрогеохимические поиски, геохимические типы вод, месторождение Новогоднее-Монто. Key words:
Hydrogeochemical prospecting, water geochemical types, Novogodneye-Monto deposit.
Введение
Наибольшее внимание в методике гидрогеохимических поисков традиционно уделялось вопросам разработки гидрогеохимических критериев оруденения. В практике геохимических поисков в качестве гидрогеохимических критериев чаще всего используют отдельные (прежде всего, рудоген-ные) химические элементы без учета их поведения в зоне гипергенеза, условий формирования водных потоков рассеяния, процессов обогащения вод химическими элементами, их миграции и удаления из водных растворов, взаимосвязи и взаимозависимости химических элементов в земной коре. Недооценка этих обстоятельств неизбежно ведет к выявлению множества аномалий, не имеющих рудо-генной природы или не отражающих наличия месторождений. Это обстоятельство определяет необходимость использования в качестве поискового критерия наряду с уровнями концентраций химических элементов их взаимосвязанных и генетических комплексов в водах. На основе выделения и обоснования комплекса взаимосвязанных химических элементов в водах (генетических ассоци-
аций элементов) в последние годы разрабатывается положение о гидрогеохимических полях рудных месторождений как критериях потенциальной ру-доносности недр. Понятие о гидрогеохимических полях введено в докторской диссертации Б.А. Ко-лотова [1] и определяется как «некоторый объем в гидросфере, в котором концентрации химических элементов определяются взаимным влиянием геологического объекта и природных геосфер». Также признано, что их использование позволяет увеличить количество информации об оруденении и расширить возможности выбора характеристик, могущих служить поисковыми гидрогеохимическими признаками.
Примеры использования гидрогеохимических полей для характеристики потенциальной рудо-носности глубокозалегающих горизонтов земной коры (по изучению наледей) и оценки рудоконтро-лирующих и рудоподводящих структур отмечается в докторской диссертации В.Н. Макарова [2]. На выявленной соподчиненности и определенных пространственных закономерностях поведения в водах ассоциаций химических элементов, отра-
