Физико-химическая характеристика песчаных матов содовых озер Доронинское и Зун-Торей (Забайкалье)

На территории Забайкалья насчитывается более 500 содово-соленых озер, отличающихся по степени минерализации, рН и ионному составу воды [1, 2]. В последнее время пристальное внимание уделяется изучению содового озера Доронинское [3]. В первую очередь это связано с тем, что озеро относится к типу меромектических озер, в которых четко прослеживаются аэробная и анаэробная зоны. Озеро Доронинское является одним из крупнейших минерализованных озер в Забайкалье. Площадь водной поверхности озера 4,5 км2, глубина около 6 м. Бессточное солоноватое озеро Зун-Торей расположено на юге Забайкалья. Площадь водного зеркала 302 км2. В озеро впадает протока Утичья. Оба озера примечательны тем, что в береговой зоне обнаружены песчаные маты, которые представляли собой рыхлый песок, сверху покрытый тонкой бактериальной пленкой.

Целью данной работы было изучение физико-химических характеристик песчаных матов содовых озер Доронинское и Зун-Торей.

Объекты и методы

Объектами исследования служили песчаные маты из двух содовых озер, расположенных на территории Забайкальского края: Доронинское и Зун-Торей. Пробы песчаных матов по горизонтам отобраны в августе 2008 г. Максимальная толщина песчаного мата озера Доронинское достигала 3,5 см, озера Зун-Торей – 5 см.

В полевых условиях определение физико-химических параметров воды в местах отбора проб проводили с помощью портативных приборов. Кислотность среды измеряли рН-метром рНер2 (Португалия), значение общей минерализации – тестер-кондуктометром TDS–4 (Сингапур). В лабораторных условиях определяли содержание сероводорода фотометрическим методом с N,N’-диметил-пара-фенилендиамином (ДМП) [4]. Органический углерод в песчаных матах анализировали методом мокрого сжигания по Тюрину [5]. Оптическую плотность измеряли на фотоэлектрокалориметре КФК-20 (Россия). рН водной вытяжки песчаных матов измеряли при помощи рН-метра HANNA Instruments (Россия).

Результаты и обсуждение

Отличительными признаками вод содовых озер являются высокая минерализация и экстремально-щелочные значения рН.

Распределение солености воды озера Доронинское имеет общую закономерность: увеличение концентрации солей от поверхностных слоев к придонным (от 25 г/дм3 на поверхности до 30 г/дм3 и более у дна). рН находится в щелочной области и варьирует от 9,7 до 10.

Концентрация солей в озере Зун-Торей составила 5,7 г/дм3. Значение рН воды 9,6. В озере зафиксировано низкое значение окислительно-восстановительного потенциала (Eh) – +55 мВ.

В водной вытяжке песчаных матов значения рН варьировали от 9,98 до 9,23. Отмечено снижение рН по глубине мата. При этом в песчаном мате озера Доронинское это снижение составляло 0,1 единицу, а в мате озера Зун-Торей 0,4 единицы (рис. 1, 2).

рН водной вытяжки

рН водной вытяжки

Рис. 1. Значения рН в песчаном мате оз. Доронинское  Рис. 2. Значение рН в песчаном мате оз. Зун-Торей

Таблица 1

Содержание С орг в песчаных матах озер Доронинское и Зун-Торей по горизонтам

Озеро Доронинское		Озеро Зун-Торей
Слой, см	Содержание С орг , %	Слой, см	Содержание С орг , %
0 – 0,2	1,7	0 – 0,2	1,7
0,2 – 0,5	1,7	0,2 – 0,5	1,6
1,0 – 1,5	1,7	0,5 -1,0	1,7
3,0 – 3,5	-	1,0 – 1,5	1,7

«-» – не определено

Содержание органического вещества (ОВ) в песчаных матах исследуемых озер было незначительным и составило 1,6-1,7% (табл. 1). Изменение С орг по слоям не зафиксировано. Низкое содержание ОВ в песчаных матах резко отличает их от цианобактериальных матов, развивающихся в содовых озерах, которые характеризуются достаточно высоким содержанием органического вещества (до 19%). Для типичных цианобактериальных матов характерна ярко выраженная слоистость с чередованием микроорганизмов и минеральных слоев. Исследуемые маты были представлены песчаными грунтами, которые, как правило, бедны органикой. Бактерии развивались на поверхности мата, образуя легкоразрушающиеся тонкие пленки.

Ранее проведенные исследования по распределению сероводорода в водной толще озера Доро-нинское показывают, что максимум (26,28 мг/дм3) фиксируется в летнее время в центре озера в придонном слое воды, что, по-видимому, связано с усилением активности сульфатредуцирующих бактерий при повышении температуры [3]. При определении нами сероводорода в песчаных матах по методу Трюпера получались значения на уровне ошибки. Поэтому была проведена косвенная оценка образования и распределения сероводорода в песчаном мате с использованием накопительных культур сульфатредуцирующих бактерий (СРБ), полученных из каждого слоя мата. В качестве доноров электронов и ростовых субстратов использовали лактат и ацетат.

Полученные накопительные культуры СРБ активно восстанавливали сульфаты с образованием сероводорода в щелочных условиях (рН-9,6) (табл. 2). Максимальное количество сульфид-ионов (243 мг/дм3) было зафиксировано в накопительной культуре, выделенной из песчаного мата озера Доро-нинское, слой 0,2-0,5 см, при использовании в качестве донора электронов лактата. Чуть слабее (203,33 мг/дм3) образовывала сероводород накопительная культура из песчаного мата озера Зун-Торей, слой 0,5-1,0 см, также выращенная на лактате. Минимальное количество сульфид-ионов (36,25

мг/дм3) выявлено в накопительной культуре, изолированной из нижнего горизонта песчаного мата озера Доронинское.

Таблица 2

Образование сероводорода накопительными культурами СРБ

Накопительная культура	Слой, см	Донор электронов	Кол-во H2S, мг/дм 3
Доронинское	0-0,2	ацетат	115,8
	0,2-0,5	лактат	243,0
	1,0-1,5	лактат	202,9
	1,0-1,5	ацетат	118,3
	2,0-2,5	лактат	185,8
	2,0-2,5	ацетат	36,3
Зун-Торей	0,2-0,5	лактат	37,1
	0,5-1,0	лактат	203,3
	0,5-1,0	ацетат	47,5

Установлено, что максимальное количество сероводорода образуется в подповерхностных слоях песчаных матов. Наиболее предпочтительным субстратов является лактат.

Работа выполнена при поддержке грантов Президиума СО РАН № 38, 95, МО РФ РНП 2.1.1/2 165 и НОЦ « Байкал ».