CC BY
62
УДК 550.42(571.54)
ИССЛЕДОВАНИЕ НАСЫЩЕННОСТИ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОД ФТОРИСТЫМ КАЛЬЦИЕМ В ХОЛОДНЫХ И ТЕРМАЛЬНЫХ ИСТОЧНИКАХ
ЮГО-ЗАПАДНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ
И.Д. Ульзетуева, В.В. Хахинов
Байкальский институт природопользования СО РАН, Улан-Удэ. E-mail: idulz@yandex.ru
Проведены расчеты фторидно-кальциевого равновесия в минеральных водах Юго-Западного Забайкалья.
Ключевые слова: минеральные воды, фтор, фторидно-кальциеоеравновесие.
INVESTIGATION OF MINERAL WATERS SATURATION BY CALCIUM FLUORIDE IN COLD AND THERMAL SPRINGS OF SOUTHWESTERN ZABAIKALIE
I.D. Ul’zetueva, V.V. Khakhinov Baikal Institute of Nature Management SB RAS, Ulan-Ude
Fluoride-calcium equlibrium in mineral waters of Southwestern Zabaikalie was calculated.
Key words: mineral waters, fluorine, fluoride-calcium equlibrium.
Забайкалье является одной из крупнейших фтороносных провинций России и мира. Фтор, присутствующий в природных водах, оказывает большое влияние на организм человека: как недостаток, так и избыток этого элемента может повлечь за собой нежелательные последствия. Фтор относится к нормируемым компонентам как питьевых вод, так и вод рыбохозяйственного значения, с предельно допустимыми концентрациями соответственно 0,7-1,2 мг/дм3 (в зависимости от климатических условий) и 0,75 мг/дм3. Кроме флюоритовой минерализации, фтор в повышенных концентрациях содержится в вольфрамовых, урановых рудах, редкометалльных и субщелочных гранитах и пр. В сочетании со способностью к активной водной миграции все это создает предпосылки для формирования повышенного регионального фона фтора в поверхностной и подземной гидросфере и представлений о регионе как территории с аномальным уровнем фтороносности вод [1].
Минеральные воды Юго-Западного Забайкалья в значительной мере обогащены фтором, концентрации которого зачастую соизмеримы с содержаниями макрокомпонентов. Так, в водах гидрокарбонатно-сульфатного натриевого состава концентрация фтор-ионов колеблется в пределах
0,6-10,6 мг/дм3, в термальных сульфатно-гидрокарбонатного натриевого состава содержание этого компонента составляет 11-15 мг/дм3.
Для исследования минеральных вод выполнены расчеты насыщенности их фтористым кальцием. Используемая для расчетов величина nPCaF2 принята равной 1,16-10-11. Полученные данные о насыщенности минеральных вод фтористым кальцием представлены в табл. Как видно из приведенных результатов, воды всех 5 термальных источников пересыщены фтористым кальцием, воды холодных минеральных источников как не насыщены, так и пересыщены этим соединением (кратность насыщения r=0,03-57,89). Следует отметить, что при выходе термальных вод на поверхность, при охлаждении, когда растворимость фтористого кальция уменьшается, многие из них, ранее ненасыщенные CaF2, могут оказаться пересыщенными этим соединением.
В минеральных водах, пересыщенных CaF2, содержание фтора лимитируется содержанием кальция [1]. При увеличении концентрации одного из этих компонентов в растворе вызывает уменьшение содержания другого. Указанная зависимость между элементами в пересыщенных фтористым кальцием водах отражена на рис. 1.
Некоторое отклонение от общей закономерности наблюдается для пяти представителей термальных вод гидрокарбонатно-сульфатного натриевого состава, имеющих максимальные по сравнению с остальными степени пересыщения (4,43-13,80). В водах, не насыщенных CaF2, возможно дальнейшее накопление фтора.
Таблица.
Насыщенность вод минеральных источников Юго-Западного Забайкалья фтористым кальцием
Источник Ср-, мг/дм 3 Ионная сила, I уСа2+ уБ- а Са2+, г- ион/дм3 ПР СаБ2 10-11 С2 г-, расч. мг/дм3 С2¥ эксп г = , С ^ расч
Агсурга 0,3 0,002 0,835 0,953 0,279 1,16 16,53 0,005
Халюты 0,8 0,007 0,716 0,920 1,038 1,16 4,77 0,13
Боргойский 3,3 0,013 0,592 0,877 0,222 1,16 24,53 0,44
Инзагатуй-1 22,0 0,016 0,559 0,864 0,671 1,16 8,36 57,89
Инзагатуй-2 14,0 0,020 0,521 0,850 0,913 1,16 6,28 31,21
Инзагатуй-3 1,2 0,012 0,604 0,882 0,998 1,16 5,39 0,37
Инзагатуй-4 12,0 0,020 0,521 0,850 0,991 1,16 5,84 24,66
Г эгэтуй 2,4 0,010 0,631 0,891 1,071 1,16 4,93 1,17
Актран 1,5 0,009 0,646 0,897 0,550 1,16 9,46 0,24
Худугэ 0,5 0,009 0,646 0,897 0,679 1,16 7,66 0,03
Кам. ключ 1,8 0,012 0,604 0,882 0,279 1,16 19,29 0,17
Халуун 15,0 0,030 0,450 0,819 0,383 1,16 16,30 13,80
Табан 11,0 0,022 0,505 0,843 0,329 1,16 17,87 6,77
Зурхэнэй 0,6 0,006 0,700 0,915 0,351 1,16 14,25 0,03
Шарын 13,0 0,037 0,412 0,801 0,308 1,16 21,15 7,99
Бурхатай 14,0 0,032 0,439 0,814 0,286 1,16 22,10 8,87
Нюрганээ 9,0 0,016 0,559 0,864 0,307 1,16 18,27 4,43
Ханяаданай 8,7 0,011 0,617 0,886 0,339 1,16 15,74 4,81
Залуу рулдаг 10,3 0,009 0,646 0,897 0,322 1,16 16,16 6,56
Эльгэнэй 9,8 0,017 0,549 0,861 0,411 1,16 13,74 6,99
Хабын 9,2 0,014 0,580 0,873 0,203 1,16 27,07 3,13
Шудэнээ 8,5 0,014 0,580 0,873 0,145 1,16 37,89 1,91
Нюдэнээ 7,7 0,013 0,592 0,877 0,148 1,16 36,79 1,61
Хотын 7,9 0,009 0,646 0,897 0,388 1,16 13,41 4,65
(Ср-, мг/дм - концентрация ионов фтора, уСа - коэффициент активности ионов кальция, уБ- - коэффициент активности ионов фтора, а Са2+, г-ион/дм3 - активность ионов кальция, ПР СаБ2 - произведение растворимости фтористого кальция, равная 1,16-10-11, г - кратность насыщения фтористым кальцием)
в
к
со
0 -1,5
А термальные воды холодные воды
▲
А
і А
-1
-0,5
0,5
1§ са
2+
1
1
0
1
Рис. 1. Зависимость между содержаниями фтора и кальция в пересыщенных СаГ2 минеральных водах
Учитывая незначительное влияние температуры на растворимость СаБ2, вряд ли можно предполагать возможность поступления в термальные воды таких количеств фтора только за счет выщелачивания [1, 2]. Отмеченная зависимость между содержанием фтора и температурой, несомненно, не дает однозначного ответа на поставленный вопрос, однако служит в пользу гипотезы, допускающей возможность частичного обогащения термальных вод фтором за счет глубинных растворов.
Приведенный графический материал, отражающий обратную зависимость между
концентрациями Са2+ и Б" в пересыщенных СаБ2 водах, является подтверждением того, что полученные результаты насыщенности термальных вод фтористым кальцием действительно отражают поведение фтора в этих водах.
На рис. 2 отражена зависимость между концентрациями ионов кальция и фтора в ненасыщенных и в незначительной степени пересыщенных холодных водах. Эта зависимость отражает процесс одновременного накопления в водах, как ионов фтора, так и кальция. При пресыщениях, превышающих трехкратное, эта зависимость нарушается. Группа точек на рис., не ложащихся на прямую, отражает зависимость между концентрациями ионов Са2+ и Б" в минеральных водах, степень насыщения которых фтористым кальцием составляет 0,005-0,44. Эти воды крайне обеднены фтором, в связи с чем можно предполагать отсутствие контакта этих вод с флюоритом в процессе формирования их химического состава.
Рис. 2. Зависимость между содержаниями фтора и кальция в минеральных водах (не насыщенных и пересыщенных СаБ2)
Рис. 3. Изменение кратности насыщения фтористым кальцием минеральных вод увеличением в них концентрации фтора
Пропорциональное возрастание насыщенности вод фтористым кальцием с увеличением в них концентрации фтора иллюстрирует рис. 3. Зависимость эта сохраняется до тех пор, пока не достигнуто насыщение (г=1). Для вод, пересыщенных СаБ2, эта зависимость нарушается.
Прямо пропорциональная зависимость между концентрациями фтора и кальция наблюдается и для пресыщения фтористым кальцием минеральных вод и является косвенным признаком частичной закомплексованности как ионов кальция, так и фтора.
Изученные термальные воды Енгорбойских источников являются типичными концентраторами фтора и характеризуются абсолютным преобладанием в катионном составе ионов натрия и незначительным содержанием ионов кальция. Высокие концентрации фтора (до 15 мг/дм3) связаны, безусловно, с их высокой температурой и низким содержанием в составе ионов кальция - условиями, благоприятными для интенсивного растворения флюорита.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ 08-05-98036-р_Сибирь_а, интеграционного проекта СО РАН №38.
ЛИТЕРАТУРА
1. Замана Л.В. Фторидные воды Забайкалья // ДАН СССР. - 1990. - Т.315, №5. - С. 1230-1233.
2. Жигунова Н.М. Роль некоторых физико-химических процессов в формировании химического состава минеральных вод Монгольской Народной Республики: автореф. дис. ... канд. хим. наук. -Иркутск, 1979. - 21 с.
УДК 576.8 (571.54)
ВЛИЯНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЦИАНОБАКТЕРИЙ В ТЕРМАЛЬНОМ ИСТОЧНИКЕ ХОЙТО-ГОЛ
(ВОСТОЧНЫЕ САЯНЫ)
Д.Д. Цыренова, Э.В. Данилова, В.В. Хахинов*,**
Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, Улан-Удэ Бурятский государственный университет, Улан-Удэ **Байкальский институт природопользования СО РАН, Улан-Удэ
Исследованы цианобактериальные маты гидротермы Хойто-Гол (Восточные Саяны), где основными матообразующими компонентами являются цианобактерии. Выявлено 7 родов и 11 видов цианобактерий. По мере снижения температуры, подщелачивания среды происходило увеличение видового состава цианобактерий. Одноклеточные цианобактерии, нитчатые цианобактерии в большом количестве представлены родами Phormidium, Anabaena и Oscillatoria.
Ключевые слова: термальный источник, цианобактерии.
INFLUENCE OF PHYSICAL-CHEMICAL CONDITIONS ON DISTRIBUTION OF CYANOBACTERIA IN THERMAL SPRING KHOITO-GOL (EAST SAYAN)
D.D. Tsyrenova, E.V. Danilova, V.V. Khakhinov Institute of General and Experimental Biology SB RAS, Ulan-Ude Buryat State University, Ulan-Ude Baikal Institute of Nature Management SB RAS, Ulan-Ude
The work is devoted to investigation of cyanobacterial mats of hidroterm Khoito-Gol. Cyanobacteria are the main matforming components. 7 genera and 11 species have been found out. The specific composition of cyanobacteria increases with decrease of temperature. Unicellular cyanobacteria, Filamentous cyanobacteria are presented by generas - Phormidium, Anabaena и Oscillatoria.
Key words: thermal spring, cyanobacterias.
Цианобактерии являются одним из важнейших элементов биосферы. По данным палеонтологов, цианобактерии появились 3,8-4,0 млрд лет назад на нашей планете, и считается, что в глубоком прошлом они создали кислородную атмосферу, необходимую для развития высших организмов [1]. В современной биосфере цианобактерии распространены в экстремальных местообитаниях с высокой температурой, минерализацией, щелочными рН. К этим экстремальным системам относятся и
