CC BY
51
нению с природным минералообразование происходило интенсивнее. Этому способствовали подобранный состав среды, содержание основных элементов и температура культивирования. С увеличением содержания кальция и магния в среде отложение минералов фосфата кальция уменьшается, а карбоната кальция увеличивается. Активный рост лабораторного сообщества наблюдается при щелочных значениях рН и восстановительной реакции среды.
Литература
1. Геохимическая деятельность микроорганизмов гидротерм Байкальской рифтовой зоны / Б.Б. Намсараев и др. - Новосибирск: Гео, 2011. - 302 с.
2. Еленкин А.А. Сине-зеленые водоросли СССР. Специальная часть. - М.;Л.: АН СССР, 1949. - Вып. 2. 990 с.
3. Голлербах М.М., Косинская Е.К., Полянский В.И. Определитель пресноводных водорослей СССР. - М.: Советская наука, 1953. - Вып. 2. - 398 с.
Цыренова Дулма Доржиевна, кандидат биологических наук, младший научный сотрудник, лаборатория микробиологии, Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, е-mail:[email protected]
Бархутова Дарима Дондоковна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, лаборатория микробиологии, Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, е-mail:[email protected]
Лазарева Елена Владимировна, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник, лаборатория геохимии благородных и редких элементов и экогеохимии, Институт геологии и минералогии СО РАН, 630090, Новосибирск, пр-т ак. Коптюга, 3, е-mail:[email protected]
Брянская Алла Викторовна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, лаборатория молекулярных биотехнологий, Институт цитологии и генетики СО РАН, 630090, Новосибирск, пр. ак. Лаврентьева, 10, е-mail:[email protected]
Tsyrenova Dulma Dorzhievna, candidate of biological sciences, junior researcher, Laboratory of Microbiology, Institute of General and Experimental Biology SB RAS, 670047, Ulan-Ude, Sakhyanova Str., 6.
Barkhutova Darima Dondokovna, candidate of biological sciences, senior researcher, Laboratory of Microbiology, Institute of General and Experimental Biology SB RAS, 670047, Ula-Ude, Sakhyanova Str., 6.
Bryanskaya Alla Victorovna, candidate of biological sciences, senior researcher, Laboratory of Molecular Biotechnologies, Institute of Cytology and Genetics SB RAS, 630090 Novosibirsk Lavrentyeva Ave.,10.
Lazareva Elena Vladimirovna, candidate of geological and mineralogical sciences, senior researcher, Laboratory of Geochemistry of Noble and Rare Elements and Ecogeochemistry, Institute of Geology and Mineralogy SB RAS, 630090, Novosibirsk, Koptyug Ave., 3, [email protected]
УДК 553.744(571.54) © В.Г. Будагаева, Д.Д. Бархутова, В.В. Хахинов
ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ И ИНТЕНСИВНОСТЬ ПРОЦЕССА СУЛЬФАТРЕДУКЦИИ В СЕРОВОДОРОДНОМ ИСТОЧНИКЕ ДЭВСЭН-БУЛАГ (МОНГОЛИЯ)
Работа выполнена при поддержке интеграционных проектов СО РАН №5 и 94, гранта РФФИ 12-04-98079-р_сибирь_а, РФФИ 12-05-00871а
Изучена гидрохимическая характеристика в ручье холодного сероводородного источника Дэвсэн Булаг и интенсивность процесса сульфатредукции. Химический состав воды натриево-гидрокарбонатнокарбонатный. Скорость микробного образования сероводорода достигала 8,88 мгS/кг в сутки.
Ключевые слова: сероводород, сульфатредукция.
V.G. Budagaeva, D.D. Barkhutova, V.V.Khakhinov THE HYDROCHEMICAL PARAMETERS AND PROCESS OF SULFATREDUCTION INTENSITY IN HYDROGEN SULFIDE SPRING DEVSEN BULAG (MONGOLIA)
The hydrochemical characteristic in the creek of cold hydrogen sulfide spring Devsen Bulag and the process of sul-fatreduction intensity were studied. Chemical composition of water is of sodium-hydrocarbonate-carbonate origin. The rate of hydrogen sulfide microbial formation reached up to 8,88 mgS/kg per day.
В.Г. Будагаева, Д.Д. Бархутова, В.В. Хахинов. Гидрохимические параметры и интенсивность процесса сульфатредукции в сероводородном источнике Дэвсэн-Булаг (Монголия)
Keywords: hydrogen sulfide, sulfatreduction.
Выходы сероводородных вод достаточно хорошо известны среди азотных терм Байкальской гидроминеральной области, включая Монголию. Выходы минеральных вод различаются по гидрохимическому, макро- и микрокомпонентному и газовому составу [1]. В преобразовании качественного и количественного состава таких вод, образовании и потреблении газов важную роль играют прокариотные организмы, которые активно участвуют в круговороте углерода и серы. Химическое восстановление ионов сульфата (абиогенная редукция) при невысоких (<100 оС) температурах и давлениях, обычно свойственных подземной биосфере, неизвестно. Восстановление в наземных источниках происходит только с помощью сульфатредуцирующих бактерий, отбирающих кислород у сульфатов и использующих при этом в качестве энергетического материала газообразный водород или органическое вещество.
Цель работы - определение гидрохимических показателей холодного сероводородного источника Дэвсэн-Булаг и скорости процесса микробной сульфатредукции.
Объекты и методы исследования
Сероводородный источник Дэвсэн-Булаг расположен на территории Центрального аймака Монголии, на левом берегу р. Убур-Джаргалант на высоте 1430 м. Источник изливается в кочковатой низине и образует ручей протяженностью 500 м.
На месте отбора проб измеряли температуру, рН, Eh. Для определения сероводорода фиксировали пробы воды и осадки ацетатом Cd. Концентрацию карбонат- и гидрокарбонат-ионов определяли тит-риметрическим методом. Содержание хлоридов определяли аргентометрическим, сульфатов - турби-диметрическим методом [2], сульфидов - фотометрически с ^№-диметил-пара-фенилендиамином (ДМП) [3]. Концентрации ионов натрия и калия определены с помощью атомно-абсорбционного спектрометра SOLAAR M6 (США), кальций был определен комплексонометрическим, магний - по разнице между результатами титрования.
Численность сульфатредукторов определяли на жидкой среде Видделя с ацетатом Na [3]. Скорость микробиологического процесса сульфатредукции определяли при помощи радиоизотопного метода
[4].
Результаты исследования
В период исследований температура воды в грифоне источника Дэвсэн-Булаг была 4,2 оС, которая по ручью постепенно возрастала до температуры окружающей среды - 19 оС. Вода источника слабоминерализованная (0,4 г/дм3), рН был равен 7,1 и окислительно-восстановительный потенциал (Е^ составлял 11 мВ. В ручье по изливу вод значение рН постепенно возрастало до 8,8, а Еh - до + 206 мВ. Концентрация сероводорода в воде при изливе составляла 27,5 мг/дм3, а содержание сульфидов в иле - 1098 мг/дм3.
Химический анализ сероводородных вод показал, что по анионному составу они являются гидрокарбонатными, по катионному - натриевыми. Концентрация гидрокарбонатных ионов была равна 1098 мг/дм3. Сульфат-ионов в воде грифона источника выявлено в количестве 156 мг/дм3, а хлоридов-ионов - 17,7 мг/дм3. Среди катионов преобладал ион натрия, концентрация которого была равна 393,3 мг/дм3. Количество катионов магния было равно 38,91 мг/дм3, а содержание ионов кальция -2,806 мг/дм3.
По руслу ручья, образованного постоянно изливающейся водой источника, изменяются химические характеристики. Наблюдается варьирование количества гидрокарбонатных ионов, через 110 м от излива их концентрация уменьшается до 586 мг/дм3. При этом отмечено появление в воде карбонатных ионов: через 28 м от излива их концентрация составила 24 мг/дм3, а через 110 м - 240 мг/дм3. Содержание Н^ в воде постепенно понижалось до 0,46 мг/дм3 (117,5 м от излива) (рис. 1). Концентрация сульфатных и хлоридных ионов, а также катионов натрия, магния и кальция по изливу минеральных вод существенно не изменялась. Сравнивая физико-химические показатели вод источника в
1 o
различные годы, следует отметить, что температура воды при изливе увеличилась на 1 ; реакция среды с нейтральной (7,1) сместилась в сторону слабощелочной (8,3).
Окислительно-восстановительный потенциал воды источника значительно снизился и составил 65 мВ по сравнению с ранее полученным показателем (-11 мВ).
Рис. 1. Изменение гидрохимических характеристик в источнике Дэвсэн-Булаг
Содержание сероводорода в воде источника значительно увеличилось и составило 123,5 мг/дм3 по сравнению с ранее известными данными (27,5 мг/дм3). Значительное повышение концентрации сероводорода в воде источника привело к снижению ее окислительно-восстановительного потенциала и возникновению восстановительной обстановки.
В источнике была изучена интенсивность сульфатредукции как основного процесса терминального этапа деструкции органического вещества. Деятельность сульфатредуцирующих бактерий тесно связана с окислительно-восстановительной обстановкой окружающей среды, наличием легкоразла-гаемых органических веществ и поступлением значительных количеств сульфатов. Эти микроорганизмы активно образуют H2S в диапазоне рН 4-10,5 и при температуре от 0 до 80 оС [5]. Сульфатре-дукция в донных отложениях грифона источника протекала со скоростью 0,811 мгё /кг сырого ила-сутки. В илах ручья скорость сульфатредукции достигала 0,796-2,314 мгё /кг-сутки, а в цианобактериальных матах - 0,063-8,879. Наиболее высокие скорости выявлены в осадках ручья на расстоянии 65 м от истока и плотном цианобактериальном мате, который развивался в ручье в 117,5 м от истока. В процессе сульфатредукции использовалось 1,63-7,24 мг органического углерода. Полученные результаты показывают, что деятельность сульфатредукторов зависит от условий среды. Наибольшая скорость процесса сульфатредукции наблюдается в ручье при увеличении температуры и снижении содержания сульфидов.
Литература
1. Пиннекер Е.В. Геохимия подземных минеральных вод Монгольской Народной Республики. - Новосибирск: Наука, 1980. - С. 65-66.
2. Резников А.А., Муликовская Е.П., Соколов И.Ю. Методы анализа природных вод. - М.: Недра, 1970. -152 с.
3. Романенко В.И., Кузнецова С.И. Экология микроорганизмов пресных водоемов. Лабораторное руководство. - Л.: Наука, 1974. - 194 с.
4. Иванов М.В. Применение изотопов для изучения интенсивности процесса редукции сульфатов в озере Беловодь // Микробиология. - 1956. - Т. 25, вып. 3. - С. 305-310.
5. Экология микроорганизмов: учебник для студентов / А.И. Нетрусов и др. - М.: Академия, 2004. - 272 с.
Будагаева Валентина Григорьевна, аспирант, лаборатория микробиологии, Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, е-mail:[email protected]
Бархутова Дарима Дондоковна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, лаборатория микробиологии, Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6.
Хахинов Вячеслав Викторович, доктор химических наук, профессор, Байкальский институт природопользования СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, е-mail:[email protected]
Budagaeva Valentina Grygoryevna, postgraduate student, Laboratory of Microbiology, Institute of General and Experimental Biology SB RAS, 670047, Ulan-Ude, Sakhyanova Str., 6, е-mail:[email protected]
Barkhutova Darima Dondokovna, candidate of biological sciences, senior researcher, Laboratory of Microbiology, Institute of General and Experimental Biology SB RAS, 670047, Ulan-Ude, Sakhyanova Str., 6.
Khakhinov Vyacheslav Viktorovich, doctor of chemical sciences, professor, Baikal Institute of Nature Management SB RAS, 670047, Ulan-Ude, Sakhyanova Str., 6, е-mail:[email protected]
