Гидрохимическая характеристика и описание цианобактериальных матов источников Северного Прибайкалья

В настоящее время в связи с созданием в Республике Бурятия туристско-рекреационной особой зоны «Байкал» актуальным становится изучение минеральных источников. Республика богата минеральными источниками, вода и грязи которых обладают лечебно-оздоровительным эффектом [1-3]. Одним из таких районов, где сконцентрировано их большое количество, является Северное Прибайкалье. Неправильная эксплуатация минеральных вод и лечебных грязей, так называемый «дикий туризм» приводит к нарушению баланса экосистемы источников, что ухудшает их бальнеологический эффект. Для экологической паспортизации минеральных источников необходима характеристика природных лечебных факторов, в том числе физикохимические свойства вод и грязей источников и их микробиологический состав. Целью работы являлось изучение гидрохимического состава источников Алла, Кучигер и Буксэхен и определение видового состава цианобактерий Аллы и Кучигера (Северное Прибайкалье).

Материалы и методы

Пробы были отобраны из источников Алла, Кучигер и Буксехен в зимний период 2006 г. Отбор проб температуру воды измеряли сенсорным электротермометром Prima (Португалия). Кислотность среды (pH) определяли потенциометрическим портативным pH-метром рНер2 (Португалия). Концентрацию гидрокарбонатов, карбонатов (ГОСТ 23268.3) определяли на месте титриметрическим методом. Содержание растворенного в воде кислорода (РД 52.24.419-95) - методом Винклера. Общая жесткость (ГОСТ 4151), ионы кальция (ГОСТ 23268.5) и магния определены титриметрическим методом с использованием трилона Б, хлорид-ионы - титриметрическим методом с использованием азотнокислого серебра, концентрация аммония (ГОСТ 4192-82), кремневой кислоты (РД 52.24.433-95), железо (общее) (ГОСТ 4011-72), полифосфаты (ГОСТ 18309-72) фотометрическим методом [4-7]. Видовой состав цианобактерий определяли по отечественным определителям [8-9].

Результаты

Характеристика источника Алла

Аллинские источники представляют группу горячих источников, расположенных в долине реки Алла. Был исследован источник, изливающийся непосредственно в правую боковую протоку реки на каменистой отмели около подножья террасы высотой в 15-20 м.

Таблица 1

Химический состав воды источников Алла

Наименование пробы	рн	Т °C	СО,2’	НСО3	Ог ((ИКИ)	Жест	Са!*	Mg2t	сг	Fe (общ)	NH/	sio, 3-	РО/"
Станция 1 (ванная)	...      _ 8.1	38,7	15,0	109,8	Н.О	0,17	3,46	<	35,5	0,18	0,29	530,8 0
Станция 2 (левый берег)	7,8	.... 68,0	39,0	106,7 5		0,07	1.50	<	92,3	0,09	0,09	500,9 1	0,06
Примечание: концентрации даны в мг/дм3, жесткость- мг*экв/дм'* н.о. - не обнаружено

< -меньше предела обнаружения данными методами

Воды источников Алла относятся к термальным слабощелочным. Максимальная температура на выходе зимой 68°С, pH варьируется в пределах 7,8-8,1. Характерной особенностью анионного состава является значительное содержание кремнекислоты до 530 мг/дм3. Накоплению этого компонента в воде способствует щелочная среда и повышенная температура источников. Содержание карбонатов и гидрокарбонатов относительно невысокое. На станции 1 концентрация гидрокарбонатов составляла 109,8 мг/дм3, а карбонатов - 15,0 мг/дм3; на станции 2 содержание гидрокарбонатов близко по значению к станции 1 (106,75 мг/дм3), а карбонаты превышают более чем в 2 раза (39,0 мг/дм3). Низкое содержание растворенного кислорода или его отсутствие, характерное явление для термальных вод, проявляется и в данном случае. Кислород не обнаружен. Кроме перечисленных, из основных анионов выделены хлориды. Их содержание отличается в разных выходах: на станции 1 до 35,5 мг/дм3, на станции 2 до 92,3 мг/дм3.

По катионному составу воды источника относят к натриевым [I]. По показателям общей жесткости вода - мягкая, жесткость не превышает 0,17 мг*экв/дм3. В данном случае жесткость была представлена только ионами кальция, что составило на станции 1 -3,46 мг/дм3, на станции 2 меньше почти в 2 раза - 1,50 мг/дм2. Концентрация ионов магния была меньше предела обнаружения метода. Содержание остальных определенных ионов незначительно и не превысило 0,2 мг/дм3.

На станции 2 при температуре 68°С на листовом опаде наблюдались кожистые микробные обрастания, рядом располагались студенистые, желеобразные, изумрудно-зеленого цвета маты. Толщина их составляла 1-3 мм. В мате доминировали Phormidium laminosum, Chloroflexus аи-rantiacus, очень обилен Phormidium tenue.

При 27,2°С мат был плотный, кожистый, двухслойный, первый слой светло-зеленый, желеобразный с серым налетом, а второй слой - темно-зеленый, более плотный. В целом толщина мата составляла 1 см (Станция 3). С уменьшением температуры видовой состав матов значительно не меняется. В зимних матах станции 3 доминировал Phormidium laminosum. Часто встречались Phormidium tenue, Gloeocapsa sp (табл. 2).

Микробные маты Аллинского источника

Таблица 2

Биологическая зона	Т°С	рн	Описание микробного мата
Станция ) (Ванна)	38,7	8,1	Вода
Станция 2 (левый берег)	68,0	7,8	Кожистое обрастание
Станция 3	27,2	8,2	Светло-зеленый мат
Станция 4	27,1	8,3	Темно-зеленый мат

В предыдущие годы видовое разнообразие цианобактерий источника Алла изучалось только в летний период [10]. В 1999 г., когда уровень речных вод был минимальным и, вероятно, содержание сульфида в воде было максимальным, микробный мат в этой зоне состоял из одного слоя, представленного аноксигенной фототрофной бактерией Chloroflexus aurantiacus. В случае, когда условия были более благоприятными для развития цианобактерий, они образовывали слоистые обрастания. В верхних слоях мата преобладал Chloroflexus aurantiacus, цианобактерии были малочисленны. В нижнем слое мата доминировали Synechococcus elongatus, в меньшем количестве встречались Phormidium laminosum. В отличие от предыдущих лет видовой состав цианобактерий несколько изменился. В период наших исследований мы не обнаружили представителей родов Lyngbia и Calothrix.

Характеристика источника Кучигер

Выходы вод источника Кучигер, представленные группой родников, находятся у северозападного борта Баргузинского хребта, в 4-4,5 км от с. Улюнхан (Курумканский район, Бурятия). Воды характеризуются высоким содержанием сероводорода.

Воды источника Кучигер являются слабощелочными термальными. Значение pH в разных выходах изменялось от 7,8 до 8,7. Температура воды в них колеблется зимой от 26,4 до 32,2°С. В анионном составе так же превалирует кремнекислота, содержание которой варьируется в пределах 351,45-475,54 мг/дм3. Слабощелочная среда определяет присутствие карбонатов в воде. Их значение изменялось от 28,5 до 42,0 мг/дм3. Содержание гидрокарбонатов, аналогично водам Аллы, относительно невысокое и составило 73,2-91,5 мг/дм3. Растворенный кислород не обнаружен. Концентрация хлорид- ионов изменяется в разных выходах от 25,21 до 34,79 мг/дм3 (табл. 3).

Химический состав воды источников Кучигер

Таблица 3

Наименован и, пробы pH Т°С СО32" НСО/ ^2 (раст Жест Са3+ Mg2* Ci ^С (общ) NH? SiO? PO4" Станция 1 8,4 32,2 42,0 91,5 [1.0 0,13 2,52 < 25,2 0J7 0,19 363.77 0,05 Станция 2 7,8 29,7 28,5 79,3 н.о 0J5 3,09 < 34.8 0,12 0,64 351,45 0,05 Станция 3 8,7 26,4 34,5 73,2 н.о 0,09 1,87 < 33,4 0,03 0J1 475,54 Станция 4 8.4 31,3 36,0 79,3 н.о 0J6 3.19 < 27,7 OJO 0,76 1169,21 < н.о. - не обнаружено; < -меньше предела обнаружения данными методами

По катионному составу воды источника Кучигер относят к натриевым. Значение общей жесткости свидетельствует о мягкой воде. Она составила 0,09-0,16 мг*экв/дм3. Жесткость, так же как и в предыдущем случае, определена только ионами кальция (25,21-34,79 мг/дм3). Ионы магния не были обнаружены.

В станции 1 при температуре 32,2 °C на листовом опаде отмечены двухслойные обрастания темно-зеленого цвета. Первый слой - белесый, тонкий, а второй слой темно-зеленый. Здесь преобладали виды родов Phormidium. В станции 2 обнаружен темно-зеленый, толстый, относительно плотный мат толщиной до 1 см, видовой состав которого был сходен с видовым составом мата станции 1. Совпадало также соотношение доминирующих форм. В станции 3 дно было полностью покрыто цианобактериальным матом темно-зеленого цвета толщиной до 3 мм. Здесь преобладают крупноклеточные виды рода Oscillatoria. Видовое разнообразие цианобактерий было максимальным. В станции 4 на листовом опаде были выявлены обрастания темноизумрудного цвета с серым налетом. Толщина составляла 1-2 мм. Доминировали Формидиумы.

В источнике Кучегер с понижением температуры видовой состав цианобактерий резко возрастает, что видно при сравнении станций 2,4 со станцией 3.

Таблица 4

Микробные маты Кучегерского источника

Биологическая зона	Описание микробного мага
Станция 1	Мат рыхлый, легко разрушающийся
Станция 2	Мат темно- зеленый
Станция 3	Темно-зеленое обрастание
Станция 4	Темно-изумрудный мат

По количеству видов и родов состав источников Алла и Кучигер были сходными. Отличительным признаком было наличие в источнике Кучигер Osciliatoria sp, а в источнике Алла Gioeocapsa sp.

Характеристика источника Буксэхен

Источник расположен у северо-западного борта Баргузинской впадины, недалеко от с. Элы-сун. Источник имеет четыре разных выхода, которые затем сливаются в единый поток.

Таблица 5

Химический состав воды источников Буксэхен

Наименование пробы	pH	т°с	СО,2"	НСО,"	^2 (раст)	Жест	Са2*	Mg3+	СГ	Fc (o6mj	NH.*	SiO?	рог
Станция 1	7,5	3,9	-	54,9	9,04	0,89	13,67	2,38	40,8	0,08	0,09	106,16	<
Станция 2	7,7	3,9	-	54,9	9,05	1,06	14,80	2,27	39,1	0,08	0,06	129,53
Станция 3	7.5	3,8	-	54,9	9,05	0,86	13,30	2,05	40,9	0,11	<	100,36	<
Стзещия 4	8,2	3J	-	54,9	9,05	0,94	14,98	2,27	38,3	0,04	<	100,73	<

Примечание: концентрации даны в мг/дм , жесткость- мг*экв/дм < -меньше предела обнаружения данными методами

Исследования физико-химического состава показали, что воды Буксэхена являются холодными слабощелочными* Температура воды в разных выходах изменялась незначительно в пределах 3,1- 3,9°С Вода этого источника является менее щелочной, чем воды Аллы и Ку-чигера. Значение pH меняется от 7,5 до 8,2, Концентрация гидрокарбонатов постоянна во всех выходах и составила 54,9 мг/дм3; карбонат-ионы не были обнаружены, что характерно для вод с невысокой щелочностью* В пробах был зафиксирован кислород, его содержание составило 9,05 мг/дм3. В анионном составе ведущим является также кремний. Его концентрация оказалась наименьшей среди трех исследованных источников. Содержание хлоридов в водах также является существенным (38,34-40,83 мг/дм3) (табл. 5)*

По показателю общей жесткости вода мягкая, ее значение составило 0,86-1,06 мг*экв/дм\ В отличие от предыдущих источников жесткость представлена и кальцием, и магнием* Количество этих ионов особо не отличалось в разных точках отборах и составило 13,30-14,95 мг/дм3 и 2,05-2,38 мг/дм3 соответственно* Содержание остальных компонентов незначительно.

Таким образом, исследования показали, несмотря на то, что источники находятся на территории одной Байкальской гидроминеральной области, которая характеризуется азотными и метановыми терминами, по своим физико-химическим показателям воды источника Бук-сэхен отличаются от вод Аллы и Кучигера*

Источники Аллы и Кучигера.

по химическому составу относятся к термальным слабощелочным и холодным слабощелочным* Характерной особенностью анионного состава является высокое содержание кремния* Исследования проводились в рамках проекта МОиН РФ РНП НОЦ «Байкал», договора с Минэкономразвития РБ и интеграционного проекта СО ГАН №24.