УДК 501.51
Биоструктурная особенность донных осадков содовых озер Забайкалья и пути использования их в экономике регионов
– канд. биолог. наук
ФГОУ ВПО «Московская государственная академия Ветеринарной медицины и
биотехнологии им. », г. Москва, Россия
Исследование биоструктурной особенности донных осадков содовых озер Забайкалья необходимо для того, чтобы определить пути использования их в экономике регионов. Исследования показали наличие маслянистого ила, богатого макро-микроэлементами, биологически-активными веществами и т. д. Поэтому донные осадки содовых озер Забайкалья можно эффективно применять в биотехнологии, бальнеологии (курортологии), ветеринарной медицине и т. д.
Содовые озера, расположенные на территории Забайкалья, отличаются неустойчи-
вым режимом. Водный объем содово-соленых озер достаточно разнообразен: встречаются озера-моря (Зун и Барун Торей) и озера-лужи (Остожи, Тукрен – Нур и т. д.). Глубина этих озер колеблется буквально от десятков сантиметров (Дабаса, Хилганта и т. д.) до десятков метров (Ножей, Зун и Барун Торей) [1]. Донные осадки в содовых озерах Забайкалья относятся к новейшим четвертичным образованиям, мощность которых достигает 6…7 м [2]. В состав осадков входят биологически активные вещества, макро-микроэлементы, соли и т. д., использование которых актуально с точки зрения прикладной микробиологии, биотехнологии, ветеринарной медицины, бальнеологии и т. д.
Цель исследования – изучение биоструктурной особенности донных осадков содовых озер Забайкалья для привлечения их в экономику Края. Объект исследования: содовые озера Забайкалья (Забайкальский край, Россия).
Результаты исследования. Исследования структурных особенностей донных осадков было произведено в более 50-ти содовых озерах Забайкалья, результаты представлены в таблице. Цвет воды в содовых и содово-соленых озерах часто бывает беловато-молочный (Цайдам, Цаган-Нор, Кункурское и т. д.), что связано с осаждением карбоната кальция.
Влажность накоплений донных осадков изменяется от 70…89 % в верхних слоях до 20…25 % в нижних слоях. Засоренность донных осадков из содовых озер минеральными частицами до 5 мм составляет до 3%, а выше – до 1%.
Донные осадки содовых озер представляют собой внешне однородную, тонкодисперстную и аморфную массу маслянистой консистенции с запахами сероводорода. В связи с высокой дисперсностью (коллоидностью) и минерализованностью донные осадки из содовых озер Забайкалья отличаются хорошей пластичностью, влагоемкостью и теплоемкостью.
Техногенные радионуклиды в осадках этих озер не были обнаружены, а их магнитная восприимчивость составляла 3…8,4 м3/кг. Общая радиоактивность (сумма U238, Ra-226, Th-232 и K-40) донных осадков этих озер варьирует 30…450 Бк/кг, что не превышает радиационно-гигиенические нормативы и соответствует природному фону региона.
Биохимические исследования воды, донных осадков и микробных матов содовых озер Забайкалья показали сложный химический состав этих объектов и наличие в них макро-микроэлементов, органических веществ, высокое содержание карбонат – гидрокарбонатных, сульфатных, хлоридных и других солей.
В беззольной части ила обнаруживаются все элементы присущие клеткам микроорганизмов, но по сравнению с клеточным веществом в иле возрастает содержание железа, кремния и фосфата кальция. Концентрация неорганических солей (минерализация) в содовых озерах Забайкалья варьируют 1,54…88,61 г/л.
Органические вещества донных осадков и микробных матов содовых озер состоят из белков, жиров и углеводов, а элементный состав беззольной части донных осадков определяется основными органогенами, такими, как углерод, кислород, водород и другими макро - и микроэлементами. Во многих содовых озерах при избытке органических веществ происходит уплотнение рыхлого ила, которые придают черный цвет и содержат посторонние включения в виде нерастворенных примесей.
В результате микробиологического исследования установлено, что активный ил, биопленки, микробные маты и минеральная вода в содовых озерах Забайкалья образуют сложный биоценоз, представленный алкалофильными микроорганизмами разных систематических групп – алкалобактериями, алкалоактиномицетами, алкалоцианобактериями, алкаловодорослями.
Описание структуры воды, донных осадков и микробных матов
содовых озер Забайкалья
Озеро | № станции | Место отбора глубина, м | Глуби-на пласта донных осад-ков, м | Тип пробы | Горизонт, см | Структура воды, донных осадков, матов |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
Озера Онон-Борзинского бассейна | ||||||
Ононские озера | ||||||
Барун- Торей | 1 2 3 4 | озеро, 10 м от берега на голубине 0,5 м | до 1 м | вода ил | 0-3 4-12 ниже 12 | молочно-белого цвета белый ил серый ил в вперемешку с органическими остатками, видны следы разрыва газа черный ил |
Зун-Торей | 8 | озеро 3 м от берега на глубине 0,3 м | до 1 м | вода ил | 0-0,1 1-5,0 5-12 ниже 12 берег | Светло-серого цвета жидкая фракция, телесный мелкий без примеси песка серая глина серая глина с разрывами газов черный ил покрыт глинистой кудрявой коркой вокруг озера, видны выцветы и содовые пятна |
Илим-Торум | 9 10 10 | озеро, м от берега на глубине 0,4м | до 1 м | вода ил вода ил ил берег | 0-3 0-3 3-6 6-9 ниже 9 0-3 3-6 | прозрачная серый ил вперемешку с гравием коричневого цвета серый песок темно-серый песок с темным илом черный ил с разрывами газа белый песок обросшее кладофорой под которыми лежит мат из пурпурных и других бактерий |
Хойто-Торум | 12 | озеро | до 1 м | вода ил берег | 0-3 3-9 | прозрачная черный ил вперемешку с гравием черный ил с разрывами газа вдоль берега органическая масса вперемешку кладофо-рой, под которыми лежит мат из пурпурных и других бактерий |
Дабаса-Нур | 13 13 | лагуна, на голубине 0,2 м | более 1 м | вода мат ил | 0-1 1-1,2 1,2-1,4 1,4-2,0 2-10 | светло-коричневая соленая темно-зеленый, сине-зеленые водоросли бордовые пурпурные черные черный восстановленный ил с разрывами газа и с остатками высшей растительности. |
Хуса-тай | 11 | озеро, 2м от берега на глубине 30-35 см | до 1 м | вода ил мат | 0-0.1 0,1-1,0 1,0-3,0 3,0-6,0 6,0-12,0 0-0,05 | белесая серый ил с темными примазками переходный ил черный ил черный ил с разрывами газа черный маслянистый ил с остатками растительности вдоль кромки воды сине-зеленые и пурпурного цвета маты |
Осто-жей | 7 7 | лагуна, 3 м от берега на голубине 0,3 м | более 1 м | вода мат ил | 0-1,0 1,0-1,5 1,5-5,0 ниже 5,0 | молочно белого цвета зеленого цвета пурпурного цвета серый ил с органическими остатками черный ил с разрывами газа |
Иван-Нур | 43 | озеро | более 1 м | вода ил | 1-10 | прозрачная черный ил в вперемешку с органическими остатками видны следы разрыва газа. |
Шубутэ-Нур | 44 | озеро | более1м | вода ил | 0-3 3-12 ниже 12 | белесая черный маслянистый ил черный в вперемешку с органическими остатками вид-ны следы разрыва газа черный ил |
Цаган Нур (анонс-кое) | 47 | озеро | до 1 м | вода ил | 1-10 | белесая песок черный маслянистый ил коренная порода |
Тором-Нур | 48 | озеро | до 1 м | вода ил | 1-10 | прозрачная черный ил в вперемешку с органическими остатками видны следы разрыва газа. |
Цацучейское озеро | 49 | озеро | до 1 м | вода ил | 1-10 | прозрачная песок черный маслянистый ил коренная порода |
Шабар-тэ-Нур | 50 | озеро | более 1 м | вода ил | 1-10 | белесая черный маслянистый ил черный в вперемешку с органическими остатками видны следы разрыва газа |
Борзинские озера | ||||||
Борзин-ское соляное | 5 | озеро | более 6 м | вода соль ил | 1-1,5 1-10 | прозрачная соль (кристаллы) черный маслянистый ил коренная порода |
Малая Борзян-ка | 6 | озеро | менее 1 м | вода ил | 1-10 | прозрачная песок черный маслянистый ил коренная порода |
Тукрен - Нур | 35 | озеро | менее 1 м | вода ил | 1-10 | прозрачная песок черный маслянистый ил коренная порода |
Цаган-Нур (бор-зинское | 36 | озеро | менее 1 м | вода ил | 1-10 | прозрачная песок черный и серый ил, коренная порода |
Былэй-сум- ское озеро | 37 | озеро | более 1 м | вода ил | 1-10 | прозрачная песок черный ил коренная порода |
Быркинское | 38 | озеро | менее 1 м | вода ил | 0-3 3-12 ниже 12 | белесая серый ил черный в вперемешку с органическими остатками видны следы разрыва газа черный ил |
Харанорское | 39 | озеро | менее 1 м | Вода ил | 1-10 | прозрачная песок серый ил коренная порода |
Агинские озера | ||||||
Горбунка | 15 16 17 18 | озеро, 2,4 м | до 2 м | вода ил | 0-15 15-30 | светло-зеленая, соленая черный восстановленный ил маслянистой консистенции с остатками растительности серый ил |
Гонзо-гор | 19 | озеро, 1 м от берега на глубине 0,7 м | менее 1 м | вода ил | прозрачная песок серый ил коренная порода | |
Хилганта | 20 20 | озеро, 0,3 м | более 2 м | вода мат | 0-0,1 0,1-0,5 0,5-0,6 0,6-0,7 0,7-08 0,8-1,2 1,2-1,8 | прозрачная, соленая, по поверхности плавает розовая или белая пена. темно-зеленый плотный серый с прослойками пурпурного цвета рыхлый пурпурный рыхлый светло-зеленый плотный серый плотный рыжий рыхлый серый плотный |
Продолжение табл. | ||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
1,8-2,0 2,0-2,5 2,5-11,2 11,2-20 ниже 20 0-1,8 | черный плотный черный рыхлый черный с разрывами газа и с прослойками рыжего ила, рыхлый серый маслянистый серый плотный грязно-белого цвета кристаллы солей и минералов | |||||
Безымянное | 21 | озеро, 1 м от берега на голубине 0,7 м | более 1 м | вода ил | 0-1,0 1,0-5,0 ниже5,0 | прозрачная черный ил с разрывами газа и остатками растительности черный ил |
Ножей | 22 | озеро, 15 м от берега на голубине 1,5 м | до 50 см | вода ил | 0-0,1 1,0-2,0 2,0-8,0 ниже8,0 | прозрачная окисленный песок восстановленный песок уплотненный илистый песок серый песок вдоль берега лежат растительные остатки сверху оброс-шие пурпурними бактериями |
Ута –Нур | 23 | озеро | менее 1 м | вода ил | 0-10 | прозрачная ил черного и серого цвета, видны образования матов из пурпурных, серых и сине-зеленных бактерий вдоль бе-регов и в мелководье. |
Цаган-Нор (кун-курское) | 26 | озеро | менее 1 м | вода ил | 0-10 | белесая ил черного и серого цвета, видны образования матов серых и сине-зеленных бактерий вдоль берегов |
Кун-кур-ское озеро | 45 | озеро | менее 1 м | вода ил | 0-10 | белесая ил черного и серого цвета, видны образования матов из пурпурных, серых и сине-зеленных бактерий |
Цаган - Нур | 46 | озеро | менее 1 м | вода ил | 0-10 | белесая ил черного цвета, видны образования матов из серых и сине-зеленных бактерий вдоль кромки берега |
Ваню-чее | 27 | озеро | более 3 м | вода ил | 0-10 | Прозрачно-зеленоватая ил черного цвета с силь-льным запахом сероводорода, видны образования матов из пурпурных, серых и сине-зеленных бактерий |
Саган - Нур Орлов-ское | 28 | озеро | менее 1 м | вода ил | 0-10 | белесая ил черного цвета, видны образования матов из пурпурных, серых и сине-зеленных бактерий |
Гурбан- Нур (Цага-нольское)) | 29 | озеро | более 2 м | вода ил | 0-10 | Прозрачно-зеленоватая ил черного цвета, видны образования матов из пурпурных, серых и сине-зеленных бактерий |
Кара-синое | 30 | озеро | менее 1 м | вода ил | 0-10 | прозрачная ил черного цвета, видны образования матов серого цвета |
Баржи-гантай-ское | 31 | озеро | менее 1 м | вода ил | 0-10 | прозрачная ил черного цвета, видны образования матов из пурпурных и сине-зеленных бактерий |
Хара-Нур | 32 | озеро | более 1 м | вода ил | 0-10 | прозрачная песок, серый ил коренная порода |
Барун - Хонге Нур | 33 | озеро | более 2 м | вода ил | 0-10 | светло-зеленая, соленая черный восстановленный ил маслянистой кон-систенции, серый ил |
Зун - Хонге Нур | 34 | озеро | более 2 м | вода ил | 0-10 | светло-зеленая, соленая черный восстановленный ил маслянистой консистенции, серый ил |
Озера Селенгинской Даурии | ||||||
Верх-нее Белое | 24 25 | озеро, 5 от берега на глубине 0,5 лагуна | более 1м | вода ил | 0-0,5 0,5-2,0 2,0-4,0 ниже4,0 | прозрачная желто-коричневый ил темно-серый ил с темными примазками серый ил желто-коричневый ил прозрачная |
вода ил | 0-0,5 0,5-3,0 3,0-4,0 ниже4,0 | зеленый мат черный ил серый ил коричневый песок | ||||
Ниж-нее Белое | 27 27 | озеро, 4 м от берега на глубине 0,5 м | менее 1 м | вода ил | 0-0,3 0,3-10,0 ниже10 | прозрачная бурый наилок серая глина с черными вертикальными прослойками серый ил |
Цай-дам | 29 29 | озеро 2,5м от берега на глубине 0,3 м | более 2 м | вода ил | 0-1,5 1,5-10 10-20 | мутная, грязно-серого цвета, солоноватая серый ил серый ил с черными примазками и с разрывами газов серый ил без газовых разрывов вдоль берега есть очень тонкий слой мата зеленого и пурпурного цветов |
Селен-думовс-кие озера | 34 | озеро | более 1 м | вода ил | 0-1,5 1,5-10 10-20 | прозрачная вода в озере разливается и в затопленных местах видны образования матов из пурпурных и сине-зеленных бак-терий |
Сульфатное | 36 | озеро 6 м от берега на глубине 0,4 м | более 1 м | вода ил | 0,1-0,3 0,3-12 | прозрачная вода в озере разливается и в затопленных местах видны образования матов из пурпурных и сине-зеленных бактерий прозрачная бурый наилок черный ил с черными семенами которые образуют про-дольные слои между серыми илами. |
Донные осадки содовых озер Забайкалья в диапазоне рН 7,5…9 несут в себе отрицательный заряд, способствующий накоплению в них ионоактивных и неионогенных функциональных групп, способных вести себя как полиэлектролиты. В результате взаимодействия высокомолекулярных полимеров между отдельными микробными клетками возникают связующие мостики, соответственно, образуется сложная структура активного ила маслянистой консистенции черно-серого цвета с густо населенными в них бактериями.
Основная органическая масса донных осадков содовых озер Забайкалья состоит из полисахаридов и белков, а при избытке углеводов в содовых озерах наблюдается вспухание ила. В тех озерах, где есть высокая концентрация солей в водной толще, также наблюдается вспухание ила, в связи с чем в них наблюдаются недостаточная аэрация. Во вспухании ила не маловажную роль играют нитчатые бактерии, которые пронизывают поверхностные слои ила, тем самым, увеличивая их в объеме, и здесь определенную роль играют актиномицеты, которые имеют тенденцию развиваться в щелочных условиях. Вспухший ил имеет хорошую адсорбционную особенность из-за очень развитой поверхности, составляющей около 100 м2 на 1 г сухого вещества и тем самым они сорбируют в себе всю органическую массу поступающих с водной толщей микроорганизмов. В результате их жизнедеятельности происходит подщелачивание среды, что, в свою очередь, ведет к оседанию вспухшего ила и увеличению pH ила до 9…11.
Содовые озера имеют экстремально высокие значения рН в водной толще в сочетании с высокими концентрациями минерализации, щелочности и низкого окислительно-восстановительного потенциала, именно эти условия среды ограничивают развитие высших форм биоты в экосистеме содовых озер и благоприятны для развития алкалофильного прокариотного сообщества.
Итак, все вышеперечисленные качества донных осадков очень важны с тоски зрения бальнеологической (курортологии), практической медицины, ветеринарной медицины при получении БАВ, БАД, аппликационных лечебных средств и т. д. Учитывая отмеченное, содовые озера следует отнести к уникальным экстремальным экосистемам современности, представляющим значительный интерес, как для фундаментальных, так и для прикладных исследований. Одновременно рекомендуется разработка донных осадков содовых озер Забайкалья с целью переработки и получения биологически-активных веществ и кормовых добавок для сельскохозяйственных животных.
Библиграфический список
1. Кулырова, условий среды обитания на распространение и активность микрорганизмов содовых озер Южного Забайкалья. Автореф. дис…канд. биол. наук. – Улан-Удэ: Издв-о БГУ, 1999.
2. Власов, Н. А., Физико-химическая характеристика минеральных озер Юго-Восточного Забайкалья // Геохимия и гидрохимия природных вод Восточной Сибири. – Иркутск, 1973. С. 3-57.
