Сравнительный анализ физико-химических параметров холодных источников Северного Прибайкалья

На территории Бурятии распространены холодные минеральные источники [1]. Закономерности в распространении той или иной разновидности минеральных вод обусловлены главным образом геологией и геоструктурными особенностями территории, вещественным составом водовмещающих горных пород, гидрогеохимическими процессами, происходящими в земной коре, геотермическим, климатическими и другими условиями [2].

Цель исследования: сравнительный анализ гидрохимических показателей холодных источников Северного Прибайкалья.

Объекты и методы исследования

Объектами исследований были холодные минеральные источники Северного Прибайкалья: Кучи-гер (Kу-14 – гл), два выхода источника Иликчин (Ил-14 – глазной; Ил-14 – желудочный) и комплекс из пяти выходов источника Буксыхен (Бу-14 – глазной; Бу-14 – щитовидный; Бу-14 – сердечный; Бу-14 – желудочный; Бу-14 – печеночный). Места разгрузки исследуемых источников различаются по характеру местности. Так, источники Буксыхен берут начало из-под скального выступа. Воды источников Иликчин и Кучигер выходят из почвенных грунтов.

Пробы воды для гидрохимического анализа были отобраны в июле 2014 г. Физико-химические параметры воды измеряли in situ с помощью портативных приборов: температуру – сенсорным электротермометром Prima (Португалия), кислотность среды (pH) – потенциометрическим рН-метром pHep2 (Португалия), общее количество растворенных в воде соединений (TDS) – тестер-кондуктометром Dist 1 (Hanna Instruments, Румыния), окислительно-восстановительный потенциал – OВП-метром (Hanna Instruments, Румыния).

Содержание карбонатов и гидрокарбонатов определяли титриметрическим методом [3], концентрацию S^2-, SO 4 ^2-, кремния (SiO 2 ), NO 3 ^-, NO 2 ^-, NH 4 ⁺ – с помощью портативного колориметра НАСН DR-890 (Hanna Instruments, Германия).

Результаты и обсуждение

Все исследуемые источники характеризовались низкой температурой (табл. 1). Максимальные значения температуры воды на выходе наблюдали в источнике Буксыхен «Печеночный» +9,7 оС. Минимальная температура была зафиксирована в источнике Кучигер «Глазной» +3,5 оC. Все источники имели щелочную реакцию воды, значения рН были в пределах 8,01–8,72. Практически во всех источниках окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) был положительный и достигал +410 мВ, исключение – Кучигерский источник, отличающийся восстановленными условиями, значение Eh не превышало 25 мВ. Полученные данные по ОВП подтвердились и при определении содержания сульфида именно в источнике Кучигер было обнаружено наличие анионов S2- в воде (рис. 1). Измерение общего количества растворенных в воде соединений показало, что воды пяти Буксыхенских источников наименее концентрированные, TDS составляло 53–59 ppm, то есть в этих водах содержится наименьшее количество всех химических соединений, растворенных в воде.

Определение карбонатов и гидрокарбонатов в пробах воды источников показало полное отсутствие СО 3 ^2- и преобладание среди исследуемых анионов НСО 3 ^--ионов. Содержание гидрокарбонатов было в пределах 36–183 мг/дм³.

Таблица 1

Физико-химическая характеристика холодных источников Северного Прибайкалья

Известно, что ионная форма SO 4 ^2- характерна только для маломинерализованных вод. Изучение анионного состава показало наличие сульфатов в большинстве исследуемых источников, их количество варьировало от 1 до 22 мг/дм³ (рис. 1). В источнике Ку-14 – 1 сульфаты не обнаружены, поскольку при отсутствии кислорода под действием сульфатредуцирующих бактерий они восстанавливаются до сероводорода и сульфидов.

Кремний является постоянным компонентом состава природных вод и существует в форме диссоциированной и молекулярной ортокремниевой кислоты и молекул SiO 2 , что определяется величиной рН, концентрацией кремнезема, отношением содержания щелочного металла и кремния. Кремнекис-лота поступает за счет силикатов, в первую очередь полевых шпатов, растворение и гидролиз которых возрастает с повышением температуры вод. Поскольку температура во всех исследуемых источниках низкая, соответственно явного накопления кремния мы не наблюдаем, его содержание не превышало 36 мг/дм³.

Азотсодержащие вещества (ионы NH 4 ⁺, NO 2 ^- и NO 3 ^-) образуются в воде преимущественно в результате разложения органических веществ – белков. Первым продуктом распада является аммиак

(аммонийный азот). По результатам анализа воды на содержание NH 4 было установлено, что во всех буксыхенских источниках он отсутствует, вероятно, это связано с прохождением воды через твердые породы. В источниках Иликчин и Кучигер, разгрузка которых происходит из толщи почвенных грунтов, аммонийный азот присутствовал в количестве 0,04–0,15 мг/дм³ (рис. 2). Поскольку образование нитрита результат окисления аммиачных соединений, то соответственно соли азотистой кислоты были обнаружены в незначительном количестве опять же только в источниках Иликчин и Кучигер. Во всех исследуемых пробах был обнаружен нитрат, его содержание было в пределах 0,4–2,2 мг/дм³.

Рис. 1. Содержание S ^2- , SO₄ ^2- , кремния (SiO₂) в воде холодных источников Северного Прибайкалья

Рис. 2. Содержание NO₃ ^- , NO₂ ^- , NH₄ ⁺ в воде холодных источников Северного Прибайкалья

Таким образом, сравнительный анализ ряда холодных источников Северного Прибайкалья выявил, что исследуемые источники являются холодными, слабощелочными, с преобладанием гидрокарбонатов в анионном составе и присутствием кремния. Большинство представленных источников имеет высокий окислительно-восстановительный потенциал, исключение составил источник Кучи-гер. В результате здесь мы наблюдаем, наличие восстановленной серы в виде сульфидов, в других источниках присутствие кислорода способствует окислению соединений серы до сульфатов. Отличительной чертой комплекса источников Буксыхен было отсутствие аммония и нитритов в воде, что очевидно связано с выходом источников из скальных пород, обедненных органическим веществом.