CC BY
46
Работа выполнена при финансовой поддержке грантов МО РФ РНП.2.1.1/2165, МО РФ №РНП.2.1.1. НОЦ «Байкал», интеграционного гранта Президиума СО РАН №38, интеграционного гранта Президиума СО РАН №95.
ЛИТЕРАТУРА
1. Содовые озера Забайкалья. Экология и продуктивность / отв. ред. А.Ф. Алимов. -Новосибирск: Наука, 1991. - С. 13-16.
2. Солоноватые и соленые озера Забайкалья: гидрохимия, биология / отв. ред. Б.Б. Намсараев. -Улан-Удэ: Изд-во Бурят. госуниверситета, 2009. - С. 3-55.
3. Минеральные воды Южной части Восточной Сибири / под ред. Н.А. Власова, В.Г. Ткачук,
Н.И. Толстихина. - М.;Л.: Изд-во АН СССР, 1962. - Т.2. - С. 78-90.
4. Власов Н.А., Филлипова Г.Р. Физико-химическая характеристика минеральных озер ЮгоВосточного Забайкалья // Геохимия и гидрохимия природных вод Восточной Сибири. - Иркутск, 1973. - С. 3-57.
5. Заварзин Г.А., Жилина Т.Н., Кевбрин В.В. Алкалофильное микробное сообщество и его функциональное разнообразие // Микробиология. - 1999. - Т.68, №5. - С. 579-599.
6. Алекин О.А., Семенов А.Д., Скопинцев Б.А. Руководство по химическому анализу вод суши. -Л.: Гидрометеоиздат, 1973. - 280 с.
УДК 574.52
МИКРОБНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЗАЛИВЕ ПРОВАЛ ОЗЕРА БАЙКАЛ
В.П. Г аранкина, О.П. Дагурова
Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, Улан-Удэ. Е-шаП: [email protected]
В воде и прибрежных грунтах залива Провал озера Байкал определена общая численность микроорганизмов, скорость темновой фиксации СО2 и фотосинтеза. Весной общая численность микроорганизмов с глубиной воды не снижалась, как и скорость фиксации углекислоты и фотосинтеза. Выявлены высокие значения темновой фиксации СО2 в период интенсивного цветения воды 0,6-1,0 мкг С дм'3 сут-1, что является показателем высокой активности гетеротрофного микробного сообщества воды.
Ключевые слова: микроорганизмы, темновая фиксация СО2, фотосинтез, озеро Байкал.
MICROBIAL PROCESSES IN PROVAL BAY OF THE LAKE BAIKAL V.P. Garankina, O.P. Dagurova Institute of General and Experimental Biology, SB RAS, Ulan-Ude
The general number of microorganisms, rate of dark fixation of CO2 and photosynthesis have been defined in the water and coastal sediments of Proval bay of the Lake Baikal. In the spring the total count of microorganisms do not decrease with depth, as well as rates of dark fixation of CO2 and photosynthesis. High values of rate of dark fixation (0.6-1 цg C dm-3 d-1) are revealed during intensive water flowering. It can be considered as indicator of high activity of heterotrophic microbial community of water.
Key words: microorganisms, dark fixation of CO2, photosynthesis, the Lake Baikal.
Микроорганизмы играют важную роль в формировании химического состава воды и осадков озера Байкал. Существует зависимость между количеством потребленного микроорганизмами кислорода, усвоенного углекислого газа, а также биомассой микроорганизмов [1]. Темновая фиксация СО2 и фотосинтез являются показателями активности микробного сообщества. Эти процессы осуществляются гетеротрофными и фототрофными микроорганизмами, использующими в конструктивном обмене СО2.
Целью данного исследования было подсчитать общую численность микроорганизмов в воде и грунтах залива Провал озера Байкал, оценить процессы темновой фиксации СО2 и фотосинтеза в прибрежной зоне залива.
Объекты и методы исследования
Объектами исследования явились вода и грунты прибрежья мелководного залива Провал озера Байкал, расположенного южнее дельты реки Селенга. Весной отбор проб воды производился послойно из лунки на льду (глубина водной толщи 2,5 м). Летом пробы воды и грунта были отобраны через каждые пять метров по трансекте от береговой линии. Температуру воды измеряли с помощью сенсорного электротермометра Prima (Португалия). рН среды определяли потенциометрически при помощи полевого рН-метра рНер (Португалия). Значение общей минерализации определяли портативным тестер-кондуктометром TDS-4 (Сингапур). Количество растворенного в воде кислорода определяли по методу Винклера. Определение количества углерода гидрокарбонатов осуществляли прямым титрованием [2]. Органический углерод определяли методом мокрого сжигания по Тюрину
[3].
Для определения общей численности микроорганизмов пробы воды и грунта (в виде суспензии) фильтровали через нитроцеллюлозные фильтры с диаметром пор 0,22 мм (Владисарт, Россия), окрашивали 5% раствором эритрозина и просматривали на микроскопе Axiostar Plus («ZEISS», Германия) при увеличении 1,25 x 10 x 100 в 20 полях зрения [2].
Скорость микробных процессов определяли радиоизотопным методом [4]. Пробы воды и грунта отбирали в стерильные стеклянные флаконы. При помощи шприца вводили 0,1 мл раствора Na14HCO3 с активностью 5 цКи. Инкубацию проб для определения темновой фиксации СО2 и фотосинтеза проводили в течение 24-72 ч в темноте и на свету соответственно, при температуре, соответствующей температуре in situ. После инкубации пробы фиксировали формалином и фильтровали через мембранные фильтры с диаметром пор 0,2 мкм, высушивали и измеряли радиоактивность меченых соединений на жидкостном сцинтилляционном счетчике Rackbetta (LKB, Швеция). Пробы грунта перед фильтрованием обрабатывали ультразвуком на установке УЗДН 2 мин при частоте 22 кГц.
Результаты и их обсуждение
Весной температура воды залива составляла в поверхностном слое 4,7°С, в придонном 2,4°С. Толщина ледяного покрова была равна 1 м. В июле температура воды около берега достигала 19°С, при этом наблюдалось интенсивное цветение. В момент отбора проб вода характеризовалась следующими значениями: рН - 8,4; общая минерализация - 117 мг/л; ОВП- 255 мВ; концентрация гидрокарбонатов - 109,8 мг/л, Сорг составлял 0,40%.
Весной в подледной воде залива общая численность микроорганизмов в среднем не превышает 1 млн кл./см3, однако это значение выше максимума подледной численности на глубине 0-10 м в открытых водах Южного Байкала [1]. Летом общая численность микроорганизмов в воде (в среднем 2,1 млн кл./см3) была выше, чем весной. В грунтах численность была выше, чем в воде, и колебалась в широких пределах - от 4 млн до 1,4 млрд кл./см3.
В воде залива Провал озера Байкал летом наблюдались более высокие скорости процессов. Весной концентрация кислорода составляла в поверхностном слое 17,6 мг/л, в придонном на глубине 2,5 м - 12,5 мг/л, величины темновой фиксации углекислоты изменялись в пределах 0,4-0,8 мкг С дм-3 сут.-1, фотосинтеза - 0,4-1,2 мкг С дм-3 сут.-1 Летом концентрация кислорода была равна 19,2 мг/л, темновая фиксация СО2 протекала со скоростью 0,6-1,0 мкг С дм-3 сут.-1, фотосинтез - 0,6-1,6 мкг С дм-3 сут.-1 В грунтах темновая фиксация СО2 составляла 0,007-1 мкг С дм-3 сут.-1 Примечательно, что в грунтах, при обилии бактерий, их активность была низкой, а в воде гетеротрофное микробное сообщество характеризовалось высокой активностью. Это можно объяснить ранее установленным фактом - несоответствием между численностью бактерий и гетеротрофной ассимиляцией, в том числе и в озере Байкал [1].
В заливе Провал озера Байкал по глубине водной толщи с шагом 25 см (глубина 2,5 м) исследовано распределение общей численности микроорганизмов (ОЧМ), процессов темновой фиксации углекислоты и фотосинтеза. Численность бактерий с глубиной воды не снижалась (рис. 1). В слоях воды на горизонтах 1,5 м и 2,5 м (придонная) наблюдались в большом количестве гифы водных микромицетов. На глубине 1,5 м, где были обнаружены гифы микромицетов, численность бактерий характеризовалась наименьшими значениями.
Рис. 1. Распределение по глубине водной толщи общей численности микроорганизмов
в заливе Провал озера Байкал
Распределение величин фотосинтеза и темновой фиксации углекислоты по глубине воды было таким же, как и численности бактерий - с глубиной скорости не снижались, оставаясь на одном уровне (рис. 2). На глубине 1,5 м, где численность бактерий была наименьшей, наблюдались небольшие пики активности фотосинтеза и темновой фиксации СО2, что связано с развитием микромицетов и водорослей, не учитываемых при подсчете бактерий.
В июле по трансекте от берега на протяжении 40 м было прослежено изменение общей численности микроорганизмов и темновой фиксации углекислоты в воде и в грунтах (рис. 3, 4).
Рис. 2. Распределение по глубине водной толщи величин фотосинтеза и темновой фиксации СО2
в заливе Провал озера Байкал
Рис. 3. Общая численность микроорганизмов по трансекте от берега в заливе Провал озера Байкал
Рис. 4. Темновая фиксация СО2 по трансекте от берега в заливе Провал озера Байкал
Пробы были отобраны в период интенсивного цветения воды, глубина воды была одинаковой -около 50 см.
Численность микроорганизмов в воде была одного порядка на всех точках отбора, в отличие от грунтов, где она зависела от литологии грунта. В целом ОЧМ в воде и в грунтах по трансекте существенно не менялась; в точке отбора у берега содержание микроорганизмов в осадках, представленных песками, было меньше на 2 порядка, чем в других точках. Таким образом, численность микроорганизмов в воде и грунтах залива Провал озера Байкал по трансекте изменялась в небольших пределах, тогда как функциональные характеристики гетеротрофного сообщества отличались более значительными колебаниями в зависимости от места отбора проб.
Работа поддержана Интеграционным проектом №17.9 «Комплексные исследования на озере Байкал» и грантом РФФИ №08-04-98018 р_сибирь_а.
ЛИТЕРАТУРА
1. Максимова Э.А., Максимов В.Н. Микробиология вод Байкала. - Иркутск: Изд-во Иркут. госуниверситета, 1989. - 168 с.
2. Нетрусов А.И., Егорова М.А., Захарчук Л.М. и др. Практикум по микробиологии: учеб. пособ. для студентов высш. учеб. заведений. - М.: Академия, 2005. - 607 с.
3. Воробьева Л.А. Химический анализ почв. - М.: Изд-во МГУ, 1998. - 272 с.
4. Романенко В.И., Кузнецов С.И. Экология микроорганизмов пресных водоемов: лабораторное руководство. - Л.: Наука, 1974. - 194 с.
УДК 556.42:546.027(571.55)
ГИДРОХИМИЯ ОТСТОЙНИКА ЗОЛООТВАЛА ЧИТИНСКОЙ ТЭЦ-1 И СОСТАВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В ЗОНЕ ЕГО ИНФИЛЬТРАЦИОННОГО ВЛИЯНИЯ
Л.В. Замана, Л.И. Усманова, М. Т. Усманов
Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН, Чита. E-mail: [email protected]
Приведена характеристика химического состава вод золоотвала, подземных вод инфильтрационного потока, дана интерпретация результатов исследований с учетом взаимодействий в системе вода — порода и термодинамических равновесий вод с вторичными минералами.
Ключевые слова: инфильтрация, химический состав вод, сульфаты, загрязнение, термодинамические равновесия.
HYDROCHEMISTRY OF CHITINSKAYA HPS-1 DUMP ASH POUND AND UNDERGROUND WATERS COMPOSITION IN IMPACT ZONE OF ITS INFILTRATION
L.V. Zamana, L.I. Usmanova, M.T. Usmanov Institute of Natural Resources, Ecology and Cryology of SB RAS, Chita
The account of chemical composition of dump ash and infiltration flow waters is characterized, interpretation of results was given with thermodynamic equilibrium and interaction in system water — rock and water — secondary minerals.
Key words: infiltration, waters chemical composition, sulfate, pollution, thermodynamic equalibria.
Загрязнение природных вод на участках размещения гидрозолоотвалов (ГЗО) угольных ГРЭС и ТЭЦ - общая проблема такого типа теплоэнергетических объектов. Читинская ТЭЦ-1 в ряду ей подобных не составляет исключения. Расположенная на берегу оз. Кенон и использующая его в качестве водоема-охладителя с момента пуска в 1965 г., она стала основным промышленным объектом, коренным образом изменившим гидрохимические характеристики и экологическое состояние этого водоема. В статье рассмотрена ситуация с загрязнением подземных вод, вызванным фильтрационными утечками из золоотвала, который существенно влияет и на химический состав воды, и на солевой баланс озера. Инфильтрация загрязненных вод из ГЗО в оз. Кенон оценивается в 550 м3/ч [1].
Золоотвал находится в 3 км к северо-западу от площадки ТЭЦ-1 и оз. Кенон (рис. 1), которое кроме других технологических нужд служит также для забора воды в систему гидрозолоудаления. Для поддержания уровня воды в озеро ведется подкачка из р. Ингода. ГЗО занимает площадь около 115 га и размещен в естественном понижении холмисто-увалистой поверхности днища Читино-Ингодинской межгорной впадины, выполненной континентальными терригенно-осадочными породами. Золоотвал состоит из двух секций, в одну из них по кольцевому трубопроводу сбрасывается золошлаковая пульпа («грязная» секция), в другой происходит отстаивание воды от взвешенного материала, после чего осветленная вода снова возвращается в систему гидрозолоудаления. Потери на фильтрацию и испарение восполняются забором свежей воды. Противофильтрационного экрана золоотвал не имеет. По его периметру для увеличения емкости сооружена ограждающая дамба. Объем накопленных золошлаковых отходов составляет свыше 10 млн м3. К настоящему времени золоотвал практически заполнен, подготовлен проект его расширения.
Гидрогеологический разрез участка представлен горизонтами порово-пластовых вод четвертичных и трещинно-пластовых вод верхнеюрско-нижнемеловых пород. Первые залегают в содержащих дресву супесчано-песчаных отложениях, вторые - в песчаниках и трещиноватых аргиллитах и алевролитах. Гидрогеологические условия характеризуются также наличием
