УДК 501

УДК 501.51
БИОСТРУКТУРНАЯ ОСОБЕННОСТЬ ДОННЫХ ОСАДКОВ СОДОВЫХ ОЗЕР
ЗАБАЙКАЛЬЯ И ПУТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИХ В ЭКОНОМИКЕ РЕГИОНОВ
А.В. Кулырова – канд. биолог. наук
ФГОУ ВПО «Московская государственная академия Ветеринарной медицины и
биотехнологии им. К. И. Скрябина», 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 макромикроэлементами, 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 неустойчивым 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.
Озеро
№
ста
нц
ии
1
2
Описание структуры воды, донных осадков и микробных матов
содовых озер Забайкалья
Место
Глуби- Тип пробы Горизонт,
Структура
отбора
на
см
воды, донных осадков, матов
глубина, м
пласта
донных
осадков, м
3
4
5
6
7
Озера Онон-Борзинского бассейна
Ононские озера
Барун1 озеро,
Торей
2 10 м от берега
3 на голубине
4 0,5 м
до 1 м
вода
ил
ЗунТорей
8
озеро 3 м от
берега
на
глубине 0,3 м
до 1 м
вода
ил
ИлимТорум
9
озеро, м от
берега на
глубине 0,4м
до 1 м
вода
ил
10
вода
ил
ил
молочно-белого цвета
0-3
белый ил
4-12
серый ил в вперемешку с
органическими остатками, видны
ниже 12 следы разрыва газа
черный ил
Светло-серого
цвета
жидкая
0-0,1
фракция, телесный мелкий без
1-5,0
примеси песка
5-12
серая глина
ниже 12 серая глина с разрывами газов
берег
черный ил покрыт глинистой
кудрявой коркой вокруг озера,
видны выцветы и содовые пятна
прозрачная
0-3
серый ил вперемешку с гравием
0-3
коричневого цвета
3-6
серый песок
6-9
темно-серый песок с темным
ниже 9 илом
0-3
черный ил с разрывами газа
берег
10
ХойтоТорум
12
озеро
до 1 м
вода
ил
берег
ДабасаНур
13
13
лагуна,
голубине
0,2 м
на
более
1м
вода
мат
ил
Хусатай
11
озеро, 2м
от берега на
глубине 30-35
см
до 1 м
вода
ил
мат
Остожей
7
7
лагуна, 3 м
от берега на
голубине
0,3 м
более
1м
вода
мат
ил
ИванНур
43
озеро
более 1 вода
м
ил
Шубутэ
-Нур
44
озеро
более1
м
вода
ил
белый песок
обросшее
кладофорой
под
которыми
лежит
мат
из
пурпурных и других бактерий
прозрачная
0-3
черный ил вперемешку с гравием
3-9
черный ил с разрывами газа
вдоль берега органическая масса
вперемешку кладофо-рой, под
которыми
лежит
мат
из
пурпурных и других бактерий
светло-коричневая соленая
0-1
темно-зеленый,
сине-зеленые
1-1,2
водоросли
1,2-1,4 бордовые
1,4-2,0 пурпурные
2-10
черные
черный восстановленный ил с
разрывами газа и с остатками
высшей растительности.
белесая
0-0.1
серый ил с темными примазками
0,1-1,0 переходный ил
1,0-3,0 черный ил
3,0-6,0 черный ил с разрывами газа
6,0-12,0 черный маслянистый ил с
остатками растительности
0-0,05
вдоль
кромки воды синезеленые и пурпурного цвета
маты
молочно белого цвета
0-1,0
зеленого цвета
1,0-1,5 пурпурного цвета
1,5-5,0 серый ил с органическими
ниже 5,0 остатками
черный ил с разрывами газа
прозрачная
1-10
черный ил в вперемешку с
органическими остатками видны
следы разрыва газа.
белесая
0-3
черный маслянистый ил
3-12
черный
в
вперемешку
с
3-6
органическими остатками вид-ны
ниже 12 следы разрыва газа
черный ил
Цаган
Нур
(анонское)
ТоромНур
47
Цацуче
йское
озеро
49
Шабартэ-Нур
50
озеро
до 1 м
вода
ил
1-10
48
озеро
озеро
до 1 м
до 1 м
вода
ил
1-10
вода
ил
1-10
озеро
Борзинские озера
Борзин- 5 озеро
ское
соляное
Малая
Борзянка
6
ТукренНур
35
озеро
более
1м
вода
ил
более 6 вода
м
соль
ил
1-10
1-1,5
1-10
менее 1 вода
м
ил
1-10
озеро
менее 1 вода
м
ил
1-10
ЦаганНур
(борзинское
Былэйсумское
озеро
36
озеро
менее 1 вода
м
ил
1-10
37
озеро
более 1 вода
м
ил
1-10
белесая
песок
черный маслянистый ил
коренная порода
прозрачная
черный ил в вперемешку с
органическими остатками видны
следы разрыва газа.
прозрачная
песок
черный маслянистый ил
коренная порода
белесая
черный маслянистый ил
черный
в
вперемешку
с
органическими остатками видны
следы разрыва газа
прозрачная
соль (кристаллы)
черный маслянистый ил
коренная порода
прозрачная
песок
черный маслянистый ил
коренная порода
прозрачная
песок
черный маслянистый ил
коренная порода
прозрачная
песок
черный и серый ил, коренная
порода
прозрачная
песок
черный ил
коренная порода
Быркин
ское
38
озеро
менее 1 вода
м
ил
Харано
рское
39
озеро
менее 1 Вода
м
ил
Агинские озера
Горбун 15 озеро, 2,4 м
ка
16
17
18
Гонзогор
19
Хилган
та
20
20
21
вода
ил
0-15
15-30
озеро, 1 м от менее 1 вода
берега
м
на глубине
ил
0,7 м
озеро, 0,3 м
более вода
2м
мат
Продолжение табл.
1
2
Безымя
до 2 м
белесая
0-3
серый ил
3-12
черный
в
вперемешку
с
органическими остатками видны
ниже 12 следы разрыва газа
черный ил
прозрачная
песок
1-10
серый ил
коренная порода
3
4
озеро, 1 м от более 1 вода
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
5
6
1,8-2,0
2,0-2,5
2,5-11,2
11,2-20
ниже 20
0-1,8
светло-зеленая, соленая
черный восстановленный ил
маслянистой консистенции с
остатками растительности
серый ил
прозрачная
песок
серый ил
коренная порода
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
7
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
прозрачная
нное
Ножей
Ута
Нур
22
–
23
ЦаганНор
(кункурское
)
Кункурское
озеро
26
ЦаганНур
46
Ванючее
27
Саган Нур
Орловское
28
45
берега
голубине
м
озеро, 15 м
от берега
голубине
м
озеро
озеро
озеро
озеро
озеро
озеро
на
0,7
на
1,5
м
ил
0-1,0
1,0-5,0
ниже5,0
до 50
см
вода
ил
менее
1м
вода
ил
0-10
менее
1м
вода
ил
0-10
менее
1м
вода
ил
0-10
менее
1м
вода
ил
0-10
более
3м
вода
ил
0-10
менее
1м
вода
ил
0-10
0-0,1
1,0-2,0
2,0-8,0
ниже8,0
черный ил с разрывами газа и
остатками растительности
черный ил
прозрачная
окисленный песок
восстановленный песок
уплотненный илистый песок
серый песок
вдоль
берега
лежат
растительные остатки сверху
оброс-шие
пурпурними
бактериями
прозрачная
ил черного и серого цвета,
видны образования матов из
пурпурных, серых и синезеленных бактерий вдоль берегов и в мелководье.
белесая
ил черного и серого цвета,
видны образования матов серых
и
сине-зеленных
бактерий
вдоль берегов
белесая
ил черного и серого цвета,
видны образования матов из
пурпурных, серых и синезеленных бактерий
белесая
ил черного цвета, видны
образования матов из серых и
сине-зеленных бактерий вдоль
кромки берега
Прозрачно-зеленоватая
ил
черного цвета с силь-льным
запахом сероводорода, видны
образования
матов
из
пурпурных, серых и синезеленных бактерий
белесая
ил черного цвета, видны
образования
матов
из
пурпурных, серых и сине-
Гурбан- 29
Нур (Цаганольское))
озеро
Карасиное
30
озеро
Баржигантайское
31
ХараНур
32
Барун Хонге
Нур
33
Зун
Хонге
Нур
34
озеро
озеро
озеро
озеро
Озера Селенгинской Даурии
Верх24 озеро, 5
от
нее
25 берега
на
Белое
глубине
0,5
лагуна
более
2м
вода
ил
0-10
менее
1м
вода
ил
0-10
менее
1м
вода
ил
0-10
более 1 вода
м
ил
0-10
более
2м
вода
ил
0-10
более
2м
вода
ил
0-10
более
1м
вода
ил
вода
ил
Нижнее
Белое
27
27
озеро, 4 м от
берега
на
глубине
0,5 м
менее
1м
вода
ил
0-0,5
0,5-2,0
2,0-4,0
ниже4,0
зеленных бактерий
Прозрачно-зеленоватая
ил черного цвета, видны
образования
матов
из
пурпурных, серых и синезеленных бактерий
прозрачная
ил черного цвета, видны
образования матов серого цвета
прозрачная
ил черного цвета, видны
образования
матов
из
пурпурных и сине-зеленных
бактерий
прозрачная
песок, серый ил коренная
порода
светло-зеленая, соленая
черный восстановленный ил
маслянистой
кон-систенции,
серый ил
светло-зеленая, соленая
черный восстановленный ил
маслянистой
консистенции,
серый ил
прозрачная
желто-коричневый ил
темно-серый ил с
примазками
серый ил
желто-коричневый ил
прозрачная
темными
0-0,5
0,5-3,0
3,0-4,0
ниже4,0
зеленый мат
черный ил
серый ил
коричневый песок
0-0,3
0,3-10,0
ниже10
прозрачная
бурый наилок
серая
глина
с
черными
вертикальными прослойками
Цайдам
29
29
озеро 2,5м от
берега
на
глубине
0,3 м
более
2м
вода
ил
Селендумовские
озера
34
озеро
более
1м
вода
ил
Сульфа
тное
36
озеро 6 м от
берега на
глубине
0,4 м
более
1м
вода
ил
0-1,5
1,5-10
10-20
0-1,5
1,5-10
10-20
0,1-0,3
0,3-12
серый ил
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
прозрачная
вода в озере разливается и в
затопленных
местах видны
образования
матов
из
пурпурных и сине-зеленных
бак-терий
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, А.В. Влияние 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.