Состав органических соединений в термальных водах Баргузинской впадины, Республика Бурятия

e-mail: , ;

e-mail: , ;

e-mail: ,

И четвертая группа – это антропогенное давление, приводящее к появлению техногенных органических компонентов в гидротермальных системах. Так как термальные воды зачастую используются для лечения людей, состав ОВ в них может указывать как на их бальнеологическую ценность в результате наличия в горячих источниках полезных для здоровья человека соединений, так и быть опасным для человеческого организма вследствие присутствия в растворенной органической фракции токсичных соединений.

Баргузинская впадина – это крупная межгорная долина в Республике Бурятия, заключенная между Баргузинским и Икатским хребтами. Она располагается с восточной стороны озера Байкал, и ее размеры составляют примерно 200 км в длину и 35 км в ширину. Впадину прорезает река Баргузин, впадающая в озеро Байкал. Здесь известны многочисленные горячие источники, которые используются местным населением в бальнеологических целях. Ранее отмечалось, что основной формой нахождения ОВ в горячих водах Байкальской рифтовой зоны (БРЗ), к которой пространственно относится и Баргузинская впадина, являются эфиры [3]. При этом наблюдается повышенное содержание н-алканов, а доля органических кислот имеет небольшой процент. Также прослеживается взаимосвязь между составом ОВ и гидрохимическим типом вод, которая проявляется в увеличении предельных УВ по мере изменения типа вод от сульфатных к гидрокарбо-натно-сульфатным и к сульфатно-гидрокарбонат-ным [3]. Тем не менее, были изучены единичные источники в пределах БРЗ и остаются открытыми вопросы формирования ОВ в этих термальных водах, его бальнеологического влияния на организм человека и их возможного техногенного загрязнения. Цель настоящей работы – определение состава органических соединений в термальных водах Баргузинской впадины и обоснование происхож- дения установленных УВ и их производных.

В августе–сентябре 2024 г. нами были отобраны пробы из 15 горячих источников (рис. 1) Баргузинской впадины. Температура воды колеблется от 19.8 до 75.6 ºС , pH от 7.4 до 9.7, а минерализация от 273 до 941 мг/л. Они относятся к гидрокарбонатно-сульфатному и сульфатному натриевому химическому типу. На месте отбора была проведена процедура твердофазной экстракции (ТФЭ) для выделения органических микропримесей и их сохранения до анализа в лаборатории. Качественный анализ осуществлялся методом капиллярной газовой хромато-масс-спек-трометрии в лаборатории ИКАРП ДВО РАН. Подробно используемые методики пробоподготовки и анализа можно посмотреть в работах [1, 2].

В горячих источниках Баргузинской впадины идентифицированы разнообразные УВ и их производные, которые относятся к 18 гомологическим рядам. Количество соединений для каждой пробы варьируется от 74 до 92 компонентов. Здесь доминируют нормальные и изоалканы, а также эфиры и ароматические УВ. Среди предельных УВ (н-алканы) идентифицированы гомо-

Рис. 1. Обзорная карта-схема с местом расположения исследуемых горячих источников Баргузинской впадины

Fig. 1. Overview map-scheme with the studied Barguzin depression hot springs’ location логи н-С9–С36 с резким превалированием низкомолекулярных соединений. В низкомолекулярной области н-С9–С14 содержание четных и нечетных н-алканов примерно одинаковое, что говорит о термокаталитическом происхождении этой части предельных УВ. Более высокомолекулярные н-ал-каны, выше н-С14, демонстрируют доминирование четных гомологов. Это свидетельствует о биогенном, преимущественно бактериальном генезисе этих соединений [5, 9]. На бактериальное происхождение алифатических УВ указывает и преобладание низкомолекулярных изоалканов в исследуемых термальных водах. Среди алкенов также преобладают низкомолекулярные гомологи. Эти соединения, вероятно, происходят из водорослей и зоопланктона [5]. Отсутствие длинноцепочечных УВ исключает возможность вклада наземных растений или гуминовых кислот [4].

В горячих источниках Баргузинской впадины идентифицирован ряд ароматических УВ. Это арены, полициклические ароматические (ПАУ) и гетероароматические УВ. Арены и ПАУ в исследуемых водах образовались, вероятно, в результате термогенного преобразования органических остатков биогенного происхождения под действием высоких температур, так как они нехарактерны для живых организмов. Гетероароматические УВ более распространены в биосфере и имеют растительное происхождение, за исключением-диэтилтолуамида и 3,5-Ditert-butyl-N-(5-methyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)benzamide. Эти соединения поступили в горячие воды в результате небольшого техногенного загрязнения.

Кислородсодержащие соединения, установ- ленные в горячих водах БРЗ, к которым относятся карбоновые кислоты и их эфиры, альдегиды, кетоны и спирты, имеют биогенное происхождение. Эти компоненты – промежуточный или побочный продукт механизмов аэробного разложения органических остатков, и они широко представлены в биосфере [6–8]. Основная часть установленных соединений относится к низкомолекулярным компонентам (45 веществ), что указывает на их бактериальное происхождение, за исключением хлорэфира (Decylchloroformate). Соединения, содержащие хлор, не являются типичными для живого вещества и микроорганизмами не синтезируются. Этот компонент, по-видимому, имеет техногенное происхождение.

В исследуемых водах были зафиксированы азот и серосодержащие соединения. К азотсодержащим компонентам относятся O-decylhydroxylamine и 13-Docosenamide, (Z)-. Это продукты растительного синтеза. Среди соединений с серой установлена только молекулярная сера с 6 и 8 атомами, происхождение которой, вероятно, бактериальное. К терпенам, найденным в горячих водах Баргузинской впадины, относятся 12 соединений. Все установленные терпены – явно биогенные соединения, начиная от сквалена, который является биохимическим предшественником тритерпенов, полициклических изопре-нойдных соединений, входящих в состав липидов высших растений [6], и заканчивая лонгифоленом, наиболее часто встречающимся сесквитерпеном в источниках БРЗ. Стероиды, найденные только в 4 источниках, также являются представителями живого вещества, свидетельствующими о биогенном

Рис. 2. Хроматограммы сравнения по m/z 149 (фталаты)

Fig. 2. Comparison chromatograms for m/z 149 (phthalates)

происхождении ОВ в горячих источниках.

Среди установленных органических соединений в горячих источниках Баргузинской впадины есть и фталаты, типичные загрязнители природных вод. Об их реальном присутствии в исследуемых водах (а не вследствие инструментального загрязнения проб) свидетельствуют проведенные анализы хроматографической колонки (холостой анализ без ввода пробы) и дихлорме-тана, который был предварительно пропущен через все стадии ТФЭ. Эти две хроматограммы показывают чистоту анализа и пробоподготовки. Как видно из рис. 2, на этих хроматограммах пики фталатов не выявлены, что говорит о небольшом техногенном загрязнении исследуемых вод (учитывая наличие хлорэфира и диэтилтолуамида).

Таким образом, в результате проведенного исследования ОВ в термальных водах Баргузин-ской впадины были установлены разнообразные органические компоненты, которые относятся к 18 гомологическим рядам. Количество соединений в пробе колеблется от 74 до 92 веществ. Доминируют нормальные и разветвленные алканы, а также эфиры и ароматические УВ. Особенности молекулярно-массового распределения н-алканов и преобладание низкомолекулярных соединений свидетельствуют о преимущественно бактериальном генезисе установленного ОВ, с небольшим вкладом от растительности (гетероароматические УВ и терпены). Низкомолекулярные н-алканы и ароматические УВ образовались в результате термогенных процессов, протекающих в термальных водах. Часть веществ поступила в исследуемые воды в результате антропогенного влияния. На это указывает наличие в растворенной части ОВ фталатов, хлор-УВ и некоторых гетероароматических УВ.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда [номер гранта № 24-7710035, ].