CC BY
73
не было зарегистрировано отложений карбоната кальция, то накопление этого соединения на стенках обсадных труб представляется маловероятным. С другой стороны, термальные углекислые воды, как правило, пересыщенные карбонатом кальция (например Шумак), при выходе на поверхность являются источниками образования травертинов. Несомненно, подобный процесс минералообразования имеет место при каптировании скважин, и обсадные трубы будут быстро выходить из строя в связи с обрастанием их внутренних стенок травертинами.
Многочисленными исследованиями минеральных вод убедительно показано, что эти природные растворы представляют большую ценность не только для бальнеологии. В определенных условиях они могут участвовать в формировании различных месторождений полезных ископаемых или, наоборот, являться индикаторами на скрытые оруденения, представляя тем самым большой интерес для геохимии и геологии.
Литература
1. Посохов Б.В. Минералообразование как фактор метаморфизации природных вод // Гидрохимические материалы. -1964. - Т.38. - C. 91-105.
2. Посохов Б.В. Формирование химического состава подземных вод. - Л.: Гидрометеоиздат, 1969. - 333 с.
3. Левченко В.М. Теоретические основы физико-химического исследования природных вод // Гидрохимические материалы. - 1996. - Т.45. - C. 123-132.
4. Левченко В.М., Шпейзер Г.М., Селина Н.А. Карбонатно-кальциевое равновесие в некоторых минеральных водах Восточного Саяна // Гидрохимические материалы. - 1970. - Т.53. - C. 3-7.
5. Левченко В.М., Шпейзер Г.М., Селина Н.А. Карбонатно-кальциевое равновесие Шумакских минеральных углекислых вод // Гидрохимические материалы. - 1971. - Т.57. - C. 123-133.
6. Алекин О.А. Основы гидрохимии. - Л.: Гидрометеоиздат, 1970. - 443 с.
7. Коротков А.И., Михайлов А.С. Гидрохимический метод в геологии и гидрохимии. - Л.: Недра, 1972. - 181 с.
8. Матвеева Н.Н., Левченко В.М. Влияние образования ионных пар на степень насыщенности карбонатом кальция природных вод // Гидрохимические материалы. - 1973. - Т. 59. - С. 127-134.
9. Брусиловский С.А. О миграционных формах элементов в природных водах // Гидрохимические материалы. - 1963. -Т.35. - С. 13-16.
10. Гаррелс Р. М., Крайст Ч.Л. Растворы, минералы равновесия. - М.: Мир, 1968. - 367 с.
11. Заводнов С.С. Карбонатное и сульфидное равновесия в минеральных водах. - М.: Гидрометеоиздат, 1965. - 119 с.
12. Шпейзер Г.М., Родионова В.А., Смирнов А.И. и др. Минеральные воды Восточной Сибири // Перспективы развития восстановительной медицины в Сибирском регионе: всерос. науч.-практ. конф. - Белокуриха, 2009. - С. 233.
13. Шпейзер Г.М. Гидроминеральные ресурсы Байкальского региона // Евразийское пространство: Опыт экологического законодательства: мат-лы междунар. науч. конф. - Иркутск, 2004. - С. 253-275.
Шпейзер Г ригорий Моисеевич, профессор, зав. кафедрой водных ресурсов ЮНЕСКО, Иркутский государственный университет, 640003, Иркутск, ул. К. Маркса, 1, [email protected]
Shpeizer Grigoriy Moiseevich, professor, head of department of water resources of UNESCO, Irkutsk State University. 640003, Irkutsk, K.Marks str., 1.
УДК 550.42(571.54+517)
СОДЕРЖАНИЕ ОСНОВНЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ СЕРЫ В МИНЕРАЛЬНЫХ ИСТОЧНИКАХ БУРЯТИИ И МОНГОЛИИ
Д.Д. Бархутова, А.В. Тудупов, Б.Б. Намсараев
Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ 10-04-93169 Монг_а и МО РФ РНП № 2.1.1/2165
В минеральных источниках исследовано распределение основных неорганических соединений серы. Сероводород дает начало целому ряду промежуточных и стабильных соединений серы. В воде и осадках, охваченных процессом сульфатре-дукции, обнаруживаются помимо сульфатов и сероводорода другие соединения серы: сульфиты и тиосульфаты.
Ключевые слова: минеральные источники, сера, сероводород, сульфатредукция, сульфат-ион, тиосульфат-ион и сульфит-ион.
THE CONTENT OF BASIC INORGANIC COMPOUNDS OF SULFUR IN MINERAL SPRINGS
OF BURYATIA AND MONGOLIA D.D. Barhutova, A.V. Tudupov, B.B. Namsaraev
Distribution of basic inorganic compounds of sulfur in mineral springs is investigated. Hydrogen sulphide gives rise to variety of intermediate and stable compounds of sulfur. In water and deposits, captured by process of sulfate reduction, are found together with sulphates and hydrogen sulphide other compounds of sulfur - sulphites and thiosulphites.
Keywords: mineral springs, sulfur, hydrogen sulphide, sulphate reduction, sulphate-ion, thiosulphate-ion and sulphite-ion.
Минеральные воды представляют собой сложные многокомпонентные растворы, содержащие ионы и недиссоциированные молекулы элементов или их соединений, газы и органические вещества. Они возникают как в результате взаимодействия воды с вмещающими горными породами, так и вследствие поступления отдельных составных частей из глубинных зон земли. Кислотно-основные условия определяют нормы миграции элементов и соотношение между процессами перехода химических элементов в минеральные воды и осаждения их и вод.
Бурятия и Монголия богата минеральными подземными водами самого различного состава. Сероводородные источники широко распространены среди азотных терм Байкальской гидроминеральной области. Они различаются по гидрохимическим параметрам, катионно-анионному и газовому составу. Источники являются местами обитания микроорганизмов, которые активно участвуют в преобразовании качественного и количественного состава минеральных вод и играют большую роль в формировании ее бальнеологических свойств. Минеральные источники имеют большое лечебное значение, являются перспективными для добычи из них некоторых полезных ископаемых и для использования в качестве энергетического сырья.
Целью данной работы было сравнительное изучение основных неорганических соединений серы (сероводород, сульфиды, тиосульфаты, сульфиты) в воде сероводородных минеральных источников Бурятии и Монголии.
Объекты и методы исследования
Объектами исследования являлись сероводородные источники Кучигер, Умхей, Алла, Бахлайта (Прибайкалье, Бурятия) и Шаргалжут, Хужиртэ, Дэвсэн Булаг (Монголия).
Температуру воды измеряли сенсорным электротермометром Prima (Португалия). Значения pH определяли потенциометрически при помощи портативного рН-метра (pHep2, Португалия). Окислительно-восстановительный потенциал (Eh) измеряли при помощи портативного измерителя redox-потенциала ORP (Португалия). Минерализацию минеральных вод определяли портативным тестер-кондуктометром TDS-4.
Метод определения содержания сульфидов основан на осаждении сероводорода и его солей с образованием нерастворимых в воде сульфида кадмия, осадок которого растворяют в диметил-парафинелендиамине. Концентрацию сероводорода и сульфидов определяли калориметрическим методом с добавлением железо-аммонийных квасцов FeNH^SO^. Экстинцию измеряли на спектрофотометре при длине 670 нм [1]. Содержание сульфатов определяли турбидиметрическим методом [2]. Сульфиды, сульфиты и тиосульфаты при их совместном присутствии можно определить методом, основанном на том, что сульфиды осаждаются солями цинка и кадмия в виде ZnS и CdS, а сульфиты и тиосульфаты не осаждаются этими солями.
Результаты и обсуждение
Основными источниками пополнения естественных ресурсов современных гидротерм являются атмосферные осадки, поверхностные и подземные воды. Часть метеорных вод, идущая на пополнение ресурсов гидротерм, вступает в длительный круговорот, захватывающий глубокие зоны земной коры, и, смешиваясь с поступающими снизу водными флюидами, формирует пеструю гамму теплых и горячих источников различного химического состава. Еще большую роль в разбавлении современных гидротерм играют поверхностные и подземные холодные воды, в значительной степени определяющие их гидрохимический облик при выходе на поверхность.
За последнее время заметно возрос интерес исследователей к изучению термальных источников. Среди минеральных вод, имеющих температуру более 20оС и относящихся к термальным, в Прибайкалье наибольшим распространением пользуются азотные термы. Они обладают рядом характерных признаков и свойств и прежде всего небольшой общей минерализацией, позволивших еще в прошлом столетии выделить их в отдельный тип так называемых акратотерм, или «простых термальных вод». В зависимости от наличия бальнеологически активных компонентов среди горячих вод, газирующих азотом, выделено три разновидности: кремнистые, радоновые и кремнистые сероводородные. Кремнистые сероводородные термы распространены на северо-востоке Бурятиии на территории Монголии [4, 5].
При проведении полевых исследований сероводородных источников Прибайкалья и Монголии были определены in situ температура, активность среды (рН), окислительно-восстановительный потенциал (Eh) и минерализация. Температура воды в выходах термальных источников изменялась в широких пределах. Наиболее горячими были воды источника Шаргалжут, температура которого достигала 90 °С. В гидротерме Хужиртэ температура воды в изливе была равна 70 оС, а в правобережном
- 45 °С. Низкие температуры в выходах, разгружающихся в русле реки, связаны с перемешиванием термальных вод с речными. Минеральные воды родников источника Кучигер имели температуру 3036 °С, а источника Умхей - 41,7-47,6 оС (табл. 1). Воды термальных сероводородных гидротерм имели щелочную реакцию. Значение рН варьировало от 8,0 до 9,2. В источниках Кучигер и Умхей отмечены наиболее низкие значения окислительно-восстановительного потенциала, что характерно для вод, содержащих свободный сероводород. Минерализация исследуемых минеральных вод находилась в пределах 0,3-0,5 г/л. Наиболее минерализованными были воды термальных источников Кучигер и Умхей.
Таблица 1
Физико-химическая характеристика минеральных источников Бурятии и Монголии
Источники, станции Место отбора Т, оС рН М, г/дм3 ЕЙ, мВ
Шаргулжут, ст. 1 Выход, песок, гравий. 90,0 8,0 0,23 103
Шаргулжут, ст. 2 Выход, песок, гравий. 87,0 8,0 0,25 125
Хужиртэ, ст 1. Скважина 49,1 9,2 0,5 +94
Кучигер, ст. 1 Ручей,баня 36,0 8,0 0,35 -543
Кучигер, ст. 2 Прачечная 30,0 8,7 0,36 -670
Умхэй, ст. 1 Старая баня 47,6 9,0 0,36 -530
Умхэй, ст. 2 Ниже бани 41,7 9,1 0,38 -618
Алла , ст. 1 Левый берег 45,0 8,0 0,3 +39
Алла, ст. 2 70,0 8,0 0,3 +29
Бахлайта Скважина №2 3,0 8,18 0,36 +55
Дэвсэн Булаг-03 Выход, черный ил 5,2 8,3 0,8 -65
Дэвсэн Булаг-02 Выход из-под камней, отложения в виде черного песка 4,2 7,1 1,7 -11
М - минерализация; ЕЙ - окислительно-восстановительный потенциал
Температура воды в изливе холодного сероводородного источника Бахлайта-2 была 3,0 °С, а в из-ливе воды источника Дэвсэн Булаг - 4,2 °С в 2002 г. и 5,2 °С в 2003 г. Активная реакция среды воды в воде скважины Бахлайта-2 составляла 8,18, а Дэвсэн Булага в 2002 и 2003 гг. - 7,1 и 8,3, соответственно. Окислительно-восстановительный потенциал в воде Бахлайта 2 был равен +55 мВ, а источника Дэвсэн Булаг -23 мВ и -65 мВ (2002 и 2003 гг., соответственно). Минерализация воды в исследуемых источниках была равна 0,36 (Бахлайта) и 0,8-1,7 г/дм3 (Дэвсэн Булаг) (табл. 1).
Источниками всех форм серы в осадках являются растворенные сульфаты наддонной воды, вулканические породы, содержащие серу в виде сульфидов; карбонатные скелеты организмов, содержащие в своем составе переменное количество сульфата; минеральная взвесь, содержащая сульфаты в обменном и связанном состоянии [6]. В ходе восстановления сульфатов и при последующем метаболизме сероводорода в донных отложениях обнаруживаются следующие формы серы: сульфидная, элементная, пиритная и органическая, кроме того, в осадках всегда присутствуют остаточные сульфаты. В иловых водах осадков, охваченных процессом сульфатредукции, обнаруживаются помимо сульфатов и сероводорода другие соединения серы: сульфиты и тиосульфаты. Сероводород, образующийся в осадках, дает начало целому ряду промежуточных и стабильных соединений серы в осадках и пропитывающих их иловых водах [7]. Количество свободного сероводорода в осадках изменяется от нуля до более 100 мг/дм3 иловой воды в зоне восстановленных осадков. Содержание свободного сероводорода в осадках характеризует два одновременно протекающих процесса. Первый -это генерация сероводорода при бактериальном процессе восстановления сульфатов воды; второй -связывание сероводорода реакционно-способным железом или его превращение в неорганические и органические производные, главным образом в сульфиды железа.
Сероводород является одной из многочисленных форм присутствия серы в подземных водах ^042-, 82032", 8032", И804", Ж", И28). Общее содержание сероводорода в подземных водах обычно не превышает 50 мг/дм3, но в отдельных нефтегазовых месторождениях поднимается до 1000-3000 мг/дм3 [8]. Наличие сероводорода в термальных водах неоднократно отмечалось многочисленными исследователями, но до последнего времени количественное определение его было выполнено лишь в единичных случаях. Характерной особенностью исследованных источников является присутствие сероводорода в воде, концентрация которого варьировала в гидротермах от 0,74 до 31,0 мг/дм3, в холод-
ных минеральных водах 16,5 до 123,5 мг/дм3. Максимальная концентрация сероводорода определена в холодном источнике Дэвсэн Булаг. Наибольшее количество сероводорода в гидротермах выявлено в источнике Умхэй. Высокие концентрации сероводорода (10,0-15,0 и 15,0-16,5 мг/дм3) зафиксированы в источниках Шаргалжут и Алла, соответственно.
Известно, что сероводород в воде существует в трех формах: в виде растворенного в воде газа (свободный сероводород), гидросульфидных (Ж-) и сульфидных (82-) ионов. Все эти формы находятся между собой в равновесии: Н28 « Н+ + Ш-; Ш- Н+ + 82-, состояние которого определяется ак-
тивной концентрацией водородных ионов. Так как все современные гидротермы рифта являются щелочными (рН>7,0), то преобладающей формой сероводорода в них, согласно произведенным расчетам, является гидросульфидная.
Что же касается генезиса сероводорода, то главным источником его являются биохимические процессы, приводящие, в частности, к разложению серосодержащих белковых тел и восстановлению сульфатов различными десульфидиризаторами. Принятая точка зрения на происхождение сероводорода в термальных водах объясняет его небольшие содержания в термах, так как последние формируются в подавляющем большинстве случаев в изверженных и метаморфических породах, практически лишенных органического вещества и бактериальной жизни. Небольшое содержание сероводорода объясняется и тем, что последний, легко растворяясь в подземных водах, быстро уходит из газовой фазы и разлагается в приповерхностных условиях. Благодаря этому процессу нередко в месте выхода терм образуются иловые сероводородные грязи, как это имеет место, например, на Кучигерском, Ум-хейском и некоторых других источниках [4, 9].
Микробиологические и геохимические аспекты проблемы восстановления сульфата и образования сероводорода и сульфидов в современных осадках природных вод обсуждаются во многих публикациях геологов, геохимиков, микробиологов. Большинство исследователей признает, что процесс микробиологической сульфатредукции является основным механизмом образования восстановленных серных соединений.
Энергия связи серы и кислорода в 8042- чрезвычайно велика. Поэтому химическое восстановление сульфат-иона (его абиогенная редукция) при невысоких (<100оС) температурах и давлениях, обычно свойственных подземных водам, неизвестна. Такое восстановление происходит только с помощью сульфатредуцирующих бактерий (СРБ), отбирающих кислород у сульфатов и использующих при этом в качестве энергетического материала газообразный водород или органическое вещество. В связи с этим различают процессы автотрофной 8042- + 4Н2(газ) = 82- + 4Н20 и гетеротрофной 8042- + 2Сорг = 82- + 2С02 сульфатредукции.
Поэтому без всякого преувеличения можно сказать, что микробиологическое восстановление сульфатов с образованием пирита и других восстановленных соединений серы - важнейший биогео-химический процесс выведения серы из ее глобального круговорота [10]. По своей химической сущности процесс микробной сульфатредукции - окислительно-восстановительный процесс, в котором сульфат используется в качестве конечного акцептора электронов при анаэробном окислении органических веществ или водорода. По своей физиологической сущности - это процесс, который обеспечивает бактериальную клетку необходимой энергией [11]. Восстановленная сера выделяется в форме Н28, а окисленный углерод - в виде СО2. Сульфатредукция протекает только там, где уголь, гумус, торф, битумы и другие органические вещества разлагаются в присутствии сульфатов без доступа свободного кислорода.
Образующийся сероводород восстанавливает гидроокислы трехвалентного железа, которые хотя бы в малых количествах присутствуют почти во всех горных породах. В результате образуется черный коллоидный минерал - гидротроилит, придающий илам черный цвет. Они не привлекали бы большого внимания, если бы не замечательная способность вылечивать многие тяжелые заболевания. Под названием «лечебные грязи» они давно уже используются в медицине [12].
В изученных термальных и холодных источниках нами было исследовано распределение основных неорганических соединений серы. Из компонентов основного химического состава терм несомненный интерес представляет преобладание в большинстве из них сульфат-иона (Кучигер, Умхэй, Алла) (табл. 2). Большинство исследователей считает, что сульфатный состав терм, приуроченных к изверженным породам, преобразуется за счет окисления сульфидных минералов (пирита, сфалерита и др.).
Таблица 2
Содержание различных форм серы в источниках Бурятии и Монголии (мг/дм3)
Источник/станция 82- О 8 82032- 8032-
Дэвсэн Булаг-03 123,5 72,4 - 11,6
Бахлайта-2 18,5 25,0 Н.о. Н.о.
Шаргалжут ст. 1 10,0 46,4 29,0 10,4
Шаргалжут ст.2 15,0 53,2 48,4 11,0
Кучигер ст. 1 8,5 92,2 - 11,4
Кучигер ст.2 5,0 67,8 77,4 10,2
Умхэй-03-1 31,0 84,8 183,9 6,6
Умхэй-03-2 30,0 67,0 - 11,7
Алла ст. 1 16,5 67,0 29,0 12,4
Алла ст.2 15,0 64,0 19,3 10,8
н.о. - не определяли; - не обнаружено
При наличии элементарной серы в глубинных условиях при больших давлениях и температуре без доступа кислорода образование сульфат-иона может происходить в присутствии воды и горных пород, содержащих соединения трехвалентного железа. Образование сульфат-иона из элементарной серы в этих условиях идет в две стадии:
В первую стадию происходит гидролиз серы:
38 + 2Н2О ^ 802 + Н2О,
802 + Н2О ^ Н2803.
Во вторую стадию из сернистой кислоты образуются сульфаты двумя способами:
1) самоокислением - восстановлением
3Н2803 ^ 2Н2804 + 8 + Н2О,
2) окислением сернистой кислоты с помощью иона Бе3+
8032- + 2Бе3+ + Н20 ^ 8042- + 2Бе2+ + 2Н+.
В верхней части земной коры рифта на глубинах 1,5-3 км, где господствуют относительно низкие температуры (до 100оС), в восстановительных условиях формируются преимущественно гидрокарбонатные и смешанные сульфатно-гидрокарбонатные и гидрокарбонатно-сульфатные натриевые гидротермы. На глубинах 3-6 км, где температура превышает 100оС, развита гидрогеохимическая зона, в которой происходит формирование преимущественно сульфатных, фторидно-сульфатных и хлорид-но-сульфатных натриевых гидротерм. Наличие сероводорода в источниках в количестве от 5,0-123,5 мг/дм3 обусловлено деятельностью сульфатредуцирующих бактерий, которые восстанавливают сульфаты, используя в качестве энергетического материала органическое вещество. Восстановление 8042- ионов осуществляется только биогенным путем, поскольку абиогенная редукция их невозможна из-за большой энергии связи серы и кислорода в сульфат-ионе.
Сероводород, образующийся в осадках, дает начало целому ряду промежуточных и стабильных соединений серы в осадках и пропитывающих их иловых водах. В иловых водах, пропитывающих осадки, при развитом процессе сульфатредукции находятся свободный сероводород, сульфиты и тио-сульфаты, а также большее или меньшее количество растворимых сульфатов. Основная масса бактериального Н28, образующегося в иловых водах, поступает во внутренний круговорот, окисляясь, по-видимому, с участием тионовых бактерий до 80 и далее до 8042-, образуя максимум 8042- в иловых водах, и в этой форме за счет диффузии снова поступает в процесс сульфатредукции. Механизм окисления восстановленных соединений серы тионовыми бактериями представляет собой многоступенчатый процесс [13]. Вначале это разрушение молекулы серы на клеточной поверхности, а затем ее окисление под воздействием различных ферментных систем, участвующих в переносе электронов от субстрата серы на кислород (конечный акцептор электронов).
Первый этап включает окисление Н28 до элементарной серы 2Н28 + О2 = 80 + 2Н2О. Окисление Н28 ® 8О42- обычно происходит при участии тионовых и бесцветных серобактерий. Процесс окисления Н28 до серы как гидрогеохимическое явление широко распространен. Он происходит в широком диапазоне рН и определяет формирование месторождений и проявлений экзогенной серы на участках воздействия кислорода или кислородсодержащих вод на сероводородсодержащие воды. Второй этап включает окисление элементарной серы или промежуточных между ними продуктов (82032-, 8032- и др.) до 8О42":
S0 + 4Н2О = S042- + 8Н+ + 6е;
2S0 + 3Н2О = S2O32- + 6Н+ + 4е и т.д.
Сульфит-ионы были обнаружены во всех исследуемых источниках. Их концентрация варьировала от 6,6 до 12,4 мг/дм3. Наибольшее его количество было определено в воде источника Алла (ст. 1, 45 оС), наименьшее - в в источнике Умхей (ст. 1). Количество тиосульфат-ионов составляло 19,4-183,9 мг/дм3. Тиосульфатные ионы не были обнаружены в пробах воды холодного источника Дэвсэн-Булаг и на отдельных станциях гидротерм Кучигер (ст. 1) и Умхей (ст. 2).
Появление в иловых водах осадков с активным процессом сульфатредукции тиосульфатов и сульфитов можно рассматривать с двух точек зрения. Прежде всего, сульфиты образуются в качестве первого промежуточного продукта при бактериальной редукции сульфатов. Далее процесс бактериального восстановления до сероводорода идет с образованием политионата и тиосульфата по следующей схеме:
SO/" ® SO32- ® S4O62- ® S2O32" ® S2-.
В то же время тиосульфаты и сульфиты образуются при процессах как бактериального, так и химического окисления сульфидной серы до сульфатов:
S2- ® S0 ® S2O32- ® S4O62- ® SO42'.
При использовании этих окислительно-восстановительных схем следует отметить несколько принципиально важных моментов. Во-первых, элементная сера при бактериальном и химическом метаболизме сернистых соединений появляется только как результат окисления сульфидного иона. Во-вторых, другие промежуточные продукты окислительно-восстановительных процессов серы -тиосульфаты, сульфиты, политионаты - в условиях значений рН, существующих в иловых водах, и в присутствии элементной серы, всегда имеющейся в восстановленных осадках, обладают различной устойчивостью. В то время как тиосульфат-ион в этих условиях устойчив, сульфиты и политионаты малоустойчивы и в результате химических процессов претерпевают быстрые превращения. Сульфиты в слабощелочных условиях рН, взаимодействуя с элементной серой, превращается в тиосульфат. Политионаты в слабощелочных условиях также неустойчивы и сравнительно быстро переходят в тиосульфат.
Таким образом, в воде исследованных горячих и холодных минеральных источников Бурятии и Монголии наряду с сульфат-ионами и сульфидами выявлено присутствие тиосульфат- и сульфит-ионов, при этом концентрация тиосульфат-ионов выше, чем концентрация сульфит-ионов.
Литература
1. Truper H.G., Schlegel H.G. Sulphur metabolism in Thiorodacea // Antonie Van Levenhoek. - 1964. - P. 225-238.
2. Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. - М.: Химия, 1984. - 448 с.
3. Дубинина Г.А., Кузнецов С.И. Методы изучения водных микроорганизмов. - М.: Наука, 1989. - 288 с.
4. Борисенко И.М., Замана Л.В. Минеральные воды Бурятской АССР. - Улан-Удэ: Бурятское книжное изд-во, 1978. - 162 с.
5. Геохимия подземных минеральных вод Монгольской Народной Республики / отв. ред. Е.В. Пиннекер. - Новоси-
бирск: Наука, 1976. - С. 27-36.
6. Кононов В.И. Геохимия термальных областей современного вулканизма (рифтовых зон и островных дуг). - М.: Наука, 1983. - 215 с.
7. Крайнов С.Р., Швец В.М. Основы геохимии подземных вод. - М.: Недра, 1980. - 285 с.
8. Плотникова Г.Н. Сероводородные воды СССР. - М.: Недра, 1981. - 132 с.
9. Ломоносов И.С., Кустов Ю.И., Пиннекер Е.В. Минеральные воды Прибайкалья. - Иркутск: Вост.-Сиб. кн. изд-во. -1977. - 224 с.
10. Глобальный биогеохимический цикл серы и влияние на него деятельности человека / под ред. акад. Г.К. Скрябина.-М.: Наука, 1983. - С. 12-28.
11. Кузнецов С.И. Роль микроорганизмов в круговороте веществ в озерах. - М.: Изд-во АН СССР, 1979. - 215 с.
12. Перфильев Б.В. Биология лечебных грязей // Основы курортологии. Т.1. - М.: Медгиз, 1932. - - 210 с.
13. Сорокин Д.Ю. Окисление неорганических серных соединений облигатно хемогетеро-трофными бактериями // Микробиология. - 2003. - Т.72, №6. - С. 725-739.
Бархутова Дарима Дондоковна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, darima [email protected]
Тудупов Аламжи Владимирович, аспирант, институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, [email protected]
Намсараев Баир Бадмабазарович, доктор биологических наук, профессор, зав. кафедрой экспериментальной биологии, Бурятский государственный унииверситет, 670000, Улан-Удэ, ул. Смолина, 24, bair [email protected]
Barhutova Darima Dondokovna, candidate of biology, senior researcher, Institute of General and Experimental Biology SB RAS. 670047, Ulan-Ude, Sakhyanova str, 6.
Tudupov Alamzhi Vladimirovich, postgraduate student, Institute of General and Experimental Biology SB RAS. 670047, Ulan-Ude, Sakhyanova str, 6.
Namsaraev Bair Badmabazarovich, doctor of biology, professor, head of department of experimental biology, Buryat State University. 670000, Ulan-Ude, Smolin str., 24a.
УДК 547:579(571.5)
УГЛЕВОДНЫЙ СОСТАВ ЦИАНОБАКТЕРИАЛЬНЫХ МАТОВ СОДОВЫХ ОЗЕР И ТЕРМАЛЬНЫХ ИСТОЧНИКОВ БАЙКАЛЬСКОГО РЕГИОНА
О.М. Дмитриева, Д.Д. Бархутова, А.М. Калашников
Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ 10-04-93169 Монг_а,
МО РФ РНП № 2.1.1/2165, интеграционных проектов СО РАН №38 и №95.
Проведены исследования химического состава цианобактериальных матов содовых озер и термальных источников Байкальского региона. Цианобактериальные маты характеризуются высоким содержанием углеводов, что обусловлено структурной, формообразующей и защитной функциями соединений. В составе углеводов определены глюкоза, рамноза, галатоза, манноза, ксилоза, арабиноза (фукоза), фруктоза и рибоза. Несмотря на сходство видового состава, исследованные маты различались по углеводному составу.
Ключевые слова: гидротерма, содовое озеро, цианобактериальные маты, углеводы.
CARBOHYDRATE COMPOSITION OF CIANO-BACTERIAL MATES OF SODA LAKES AND SPRINGS OF BAIKAL REGION O.M. Dmitrieva, D.D. Barhutova, A.M. Kalashnikov
The chemical composition of ciano-bacterial mates of soda lakes and hot springs of the Baikal region has been investigated. Ciano-bacterial mates have a high quantity of carbohydrates because of their structural, shape-generating and protective functions. Carbohydrates include glucose, rhamnose, galactose, mannose, xylose, arabinose (fucose) and ribose. Despite the similarity of species composition, the studied mats differed in carbohydrate composition.
Keywords: hot spring, soda lake, cyanobacterial mates, carbohydrates.
Цианобактериальные сообщества относятся к наиболее древним биоценозам. Цианобактерии в сообществах с другими бактериями определили жизнь на Земле и динамику всех химических и физических процессов на планете более чем 3 млрд лет назад. При благоприятных экологических условиях бентосные сообщества микроорганизмов образуют слоистые обрастания, которые принято называть цианобактериальными матами.
В настоящее время цианобактериальные маты встречаются в основном в биотопах, где сохранились экстремальные условия - содово-соленые озера, термальные источники и др. [1, 2]. Высокие значения температуры, рН и высокие концентрации минеральных солей ограничивают развитие высшей растительности и сопутствующих ей животных. Многие микроорганизмы характеризуются высокой устойчивостью к экстремальным условиям среды [3]. Способность микроорганизмов выживать в этих условиях связана с формированием у них механизмов адаптации к неблагоприятным факторам среды обитания. Изменение содержания органического вещества микроорганизмов и его качественного состава, возможно, является одной из защитных реакций организмов.
Наше исследование направлено на изучение углеводного состава цианобактериальных матов водных экосистем Байкальского региона.
Объекты и методы исследования
Объектами исследования являлись цианобактериальные маты содовых озер (Белое, Соленое, Верхнее Белое, Хилганта) и щелочных гидротерм (Алла, Сея, Гарга, Кучигер, Уро) Байкальского региона.
Температуру воды измеряли сенсорным электротермометром Prima (Португалия), значения pH -потенциометрически портативным рН-метром (pHep2, Португалия). Минерализацию вод определяли портативным тестер-кондуктометром TDS-4. Концентрацию гидрокарбонатов, карбонатов, хлоридов определяли титриметрическими методами. Содержание сульфатов в воде определяли турбидиметри-
