Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Биогеохимические процессы цикла серы в лимнических экосистемах юга Архангельской области Титова Ксения Владимировна

Биогеохимические процессы цикла серы в лимнических экосистемах юга Архангельской области
<
Биогеохимические процессы цикла серы в лимнических экосистемах юга Архангельской области Биогеохимические процессы цикла серы в лимнических экосистемах юга Архангельской области Биогеохимические процессы цикла серы в лимнических экосистемах юга Архангельской области Биогеохимические процессы цикла серы в лимнических экосистемах юга Архангельской области Биогеохимические процессы цикла серы в лимнических экосистемах юга Архангельской области Биогеохимические процессы цикла серы в лимнических экосистемах юга Архангельской области Биогеохимические процессы цикла серы в лимнических экосистемах юга Архангельской области Биогеохимические процессы цикла серы в лимнических экосистемах юга Архангельской области Биогеохимические процессы цикла серы в лимнических экосистемах юга Архангельской области Биогеохимические процессы цикла серы в лимнических экосистемах юга Архангельской области Биогеохимические процессы цикла серы в лимнических экосистемах юга Архангельской области Биогеохимические процессы цикла серы в лимнических экосистемах юга Архангельской области Биогеохимические процессы цикла серы в лимнических экосистемах юга Архангельской области Биогеохимические процессы цикла серы в лимнических экосистемах юга Архангельской области Биогеохимические процессы цикла серы в лимнических экосистемах юга Архангельской области
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Титова Ксения Владимировна. Биогеохимические процессы цикла серы в лимнических экосистемах юга Архангельской области: диссертация ... кандидата географических наук: 25.00.36 / Титова Ксения Владимировна;[Место защиты: Институт озероведения РАН].- Санкт-Петербург, 2015.- 216 с.

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Обзор современного состояния вопроса исследования 10

1.1. Общие сведения о сере и её характеристика как химического элемента 10

1.2. Распространенность серы в окружающей среде и источники ее поступления в водоемы 11

1.3. Превращения соединений серы в водоемах 14

1.3.1. Ассимиляторная сульфатредукция 16

1.3.2. Диссимиляторная сульфатредукция 17

1.3.3. Свойства сероводорода 23

1.3.4. Окисление сероводорода 24

1.3.5. Соединения серы - производные сероводорода 27

1.3.6 Факторы, влияющие на интенсивность сульфатредукции и накопление соединений восстановленной серы в донных осадках 30

1.4. Экологическое значение процесса сульфатредукции для водоемов 43

Глава 2. Физико-географическая характеристика региона исследования 46

2.1. Характеристика изучаемых озер 46

2.1.1. Ротковецкая группа озер 48

2.1.2. Озера Кенозерского национального парка (КНП) 52

2.2 Объекты исследования

2.2.1. Отбор проб воды 57

2.2.2. Отбор проб донных отложений 57

2.2.3. Расположение станций отбора проб в озерах КНП и ГБС «Ротковец» 58

Глава 3. Методы исследования 60

3.1. Обоснование выбора методик определения форм реакционноспо собного железа в воде и донных отложениях пресноводных водоемов 60

3.1.1. Обоснование выбора методики определения растворенного железа и ее адаптация 60

3.1.2. Выбор метода извлечения железа из донных отложений 61

3.2. Определение компонентов в воде 65

3.2.1. Определение сульфидов и сероводорода 65

3.2.2. Определение сульфатов 65

3.2.3. Определение форм неорганической серы 65

3.2.4. Определение растворенного железа 66

3.3. Определение компонентов в донных отложениях 67

3.3.1. Определение форм серы 67

3.3.2. Определение форм реакционноспособного железа 69

3.3.3. Определение углерода и азота

Глава 4. Распределение соединений серы в воде озер Кенозерского национального парка и ГБС «Ротковец» 72

4.1. Распределение сульфатов в воде озер КНП 72

4.2. Распределение сульфатов в воде озер ГБС «Ротковец» 76

4.3. Распределение сероводорода (сульфидов) в воде озер КНП 80

4.4. Распределение сероводорода (сульфидов) в воде озер ГБС «Ротковец» 84

Глава 5. Распределение форм реакционноспособного железа в воде и донных отложениях исследуемых озер КНП и ГБС «Ротковец» 90

Глава 6. Распределение углерода и азота в донных отложениях озер КНП и ГБС «Ротковец» 105

Глава 7. Распределение форм серы в донных отложениях исследуемых озер КНП И ГБС «Ротковец» 110

Выводы 124

Список литературы

Превращения соединений серы в водоемах

Сера занимает заметное место в составе Земли. Она является одним из интереснейших и важнейших в геохимическом отношении элементов. Сера составляет 0,026 % всего количества элементов на земле и 0,0885 % элементов в морской воде [Перельман, 1982; Секи, 1986]. По содержанию в среднем химическом составе Земли элемент занимает шестое место, уступая кислороду, железу, кремнию, магнию и никелю. Среднее содержание серы в составе Земли оценивается в 1,9 % и даже 4,65 %. [Ферсман, 1934]. Самородная сера встречается в верхней части земной коры и её поверхности. Образуется при вулканических извержениях. Возникает в результате неполного окисления сероводорода или как продукт его реакции с оксидом серы (IV) [Бусев, 1975].

Содержание серы в породах литосферы значительно ниже. В ряду от ультраосновных пород к кислым содержание серы колеблется от 0,01 до 0,04% [Ферсман, 1934]. В земной коре сера как элемент-анионообразователь по содержанию занимает второе место после кислорода, хотя ее примерно на три порядка меньше. Однако этого количества серы хватает для связывания в сульфиды всей массы 15 халькофильных элементов, слагающих 0,013-0,07 % земной коры. Кроме того, часть серы связывает в пирротин и пирит некоторое количество железа [Волков, 1984].

Сульфаты являются одним из важнейших анионов и присутствуют практически во всех поверхностных водах. Главным источником сульфатов в поверхностных водах являются процессы химического выветривания и растворения серосодержащих минералов, в основном гипса, а также окисления и серы.

Сульфаты - единственная устойчивая форма существования серы в нормально аэрируемой воде. В океанской воде содержание серы в виде сульфат-ионов составляет 2,7 г/кг, или 0,09 % в расчете на серу. Сульфат-ионы по содержанию в воде океана среди анионов занимают второе место после хлорид-ионов [Ферсман, 1934; Перельман, 1982].

В зависимости от истории образования озера, формы озерной ванны, климатических условий, характера окружающих пород и гидрологического режима озера содержание сульфатов в воде может варьировать в широких пределах [Глобальный...., 1983]. Содержание сульфатов в речных водах и водах пресных озер колеблется от 5-10 до 60 мг/л, в дождевых водах - от 1 до 10 мг/л. Повышение содержания сульфатов ухудшает органолептические свойства воды и оказывает физиологическое воздействие на организм человека. Поэтому концентрация сульфат-ионов в водах, используемых в целях водоснабжения, ограничена 100 мг/л [Тимофеева, 1991]. В глубинных условиях сульфаты не встречаются, за исключением тех случаев, когда их существование связано с остаточными растворами или расплавами, обогащенными кислородом. Несмотря на большое разнообразие минералов этого класса, число устойчивых и широко распространённых в земной коре сульфатов невелико. Это объясняется тем, что для крупного аниона SO4 прочные кристаллические решётки возможны лишь в сочетании его с крупными двузарядными катионами, такими как Ва2+, Sr2+ и РЬ2+. Катионы с меньшим радиусом входят в состав сульфатов лишь в гидратированном состоянии, за исключением ангидрита. Однозарядные катионы щелочных металлов образуют слабые кристаллические структуры, легко разрушаемые в воде. Сульфаты трёхзарядных металлов (главным образом А1 и Fe ) встречаются только в виде гидратированных соединений [Бусев, 1975].

Сера является обязательным элементом живых организмов. Она входит в состав белковых структур и является одним из основных микроэлементов в питании растений. По содержанию в организмах сера замыкает десяток важнейших биогенных элементов. Среднее содержание ее в организмах составляет, 0,05 %. Сера - незаменимый элемент для всех живых существ, так как она является составной частью аминокислот цистеина и метионина в белках. Она составляет почти 1 % общей растительной и 1,5 % зоо- и микробной биомассы.

Сера, являясь весьма реакционноспособным элементом, может образовывать соединения с различным уровнем восстановленности. Главным источником сероводорода и сульфидов в поверхностных водах являются восстановительные процессы, протекающие при бактериальном разложении и биохимическом окислении органических веществ естественного происхождения.

Химические свойства серы, допускающие существование её в различных степенях окисления, делают этот элемент уникальным и надёжным индикатором физико-химических условий формирования осадочных пород на стадии раннего диагенеза.

В природе известны объекты, в которых сера может присутствовать в нескольких степенях окисления и в различных формах. Это, прежде всего, относится к современным морским осадкам и океанским осадкам, обогащенным органическим веществом, где основным процессом раннего диагенеза является процесс бактериальной редукции сульфатов. В таких осадках обнаруживается вся гамма окисленных, промежуточных и восстановленных соединений серы, находящихся как в твердой фазе, так и в иловых водах. В твердой фазе таких осадков, как впервые показано Э.А. Остроумовым [Остроумов, 1953], находятся кислоторастворимые сульфиды железа, элементная сера, пирит, органическая сера и сульфаты. В иловых водах восстановленных осадков обнаруживаются свободный сероводород, сульфиты, тиосульфата и остаточные сульфаты.

В осадочных породах, как и в современных осадках, обнаруживаются и окисленные формы серы в виде сульфатов, и восстановленные, главным образом в форме пирита. Содержание промежуточных форм -кислоторастворимых сульфидов железа и элементной серы - в осадочных породах очень невелико и не всегда определимо [Волков, 1984].

Ротковецкая группа озер

Водосборный бассейн реки Онеги полностью покрывался валдайским оледенением (17-18 тысяч лет назад). Его юго-восточная часть освобождалась ото льда только во время отступления ледников вепсовской стадии (15,5-14,5 тысяч лет назад). В Воже-Лачинской низине существовало приледниковое озеро, через которое шел сток из всей Верхне-Волжской системы приледниковых озер. Порог стока этого озера находился, вероятно, между краем ледника и северо-западными острогами Няндомской возвышенности. Эта территория обычно показывается как область распространения моренных отложений. Когда ледник отступил до линий краевых образований кенозерской стадии (13,5-2,8 тысяч лет назад) сток на север из Верхне-Волжской системы озер прекратился. В это время освободилась ото льда самая низкая часть водораздела между современными реками Онегой и Емцей, имеющая высоту 80-85 м. Последней стадией ледника в бассейне реки Онеги является онежская стадия (12,8-11,8 тысяч лет назад) [Квасов, 1974].

Деятельность ледников сказалась заметным образом на рельефе занимаемой ими территории. Хорошо выраженные моренные холмы и гряды образуют здесь ряд цепей, соответствующих различному положению края ледника при его таянии. Местности, лежащие вне пределов последнего оледенения, подвергались значительному размыву и имеют более сглаженные формы рельефа. В целом, бассейн реки Онеги представляет собой холмистую сильно заболоченную равнину, покрытую лесами, для него характерно большое число озер, что связано со значительным распространением моренных отложений. Крупное скопление моренных холмов находится вблизи населенных станций Коноша и Няндома и называется Коношско-Няндомской возвышенностью, высота над уровнем моря в среднем около 200 м; протяженность с севера на юг около 100 км, ширина-25 км.

Климат Коношского района относится к умеренно-континентальному лесной зоны. Район входит в подзону средней тайги (условная граница которой проходит несколько южнее 64-й параллели). На территории высокого водораздельного массива между реками Вагой и Онегой (Няндомский и Коношский районы) господствуют ельники-зеленомошники, а также ельники-черничники с примесью лиственных пород и сосны; этот район сравнительно мало заболочен [Агроклиматический..., 1961].

Ротковецкая группа озер расположена на Русской плите. Казанский ярус верхнего отдела Пермской системы в типичном развитии распространен в пределах Русской плиты [Атлас, 1976; БСЭ]. Пермская система (период) пермь, последняя (шестая) система палеозойской группы, соответствующая шестому периоду палеозойской эры истории Земли. Начало Пермского периода радиологическими методами определяется в 285 млн. лет тому назад, а продолжительность 55 млн. лет, следует за каменноугольным периодом и предшествует триасовому периоду мезозойской эры. Казанский ярус Перми состоит из морских, а в верхней части лагунных, преимущественно карбонатных, отложений. Мощность отложений на Русской плите от 250 до 1000 м [БСЭ].

Исследуемые озера находятся, как уже было сказано, в Коношском районе Архангельской области (широта 6050 - 6053 N, долгота 3930 -3935 Е) и принадлежат водосборному бассейну реки Онега (верхнему ее течению), бассейн Белого моря. Водоемы данной группы относятся к мелководным, для них характерна вытянутая форма. Объектами исследования являлись озеро Святое и группа связанных между собой озер Назаровское - Белое. В таблице 3 приведены основные характеристики исследуемых Ротковецких озер.

Все изучаемые озера относятся к категории малых - площадь их водной поверхности лежит в интервале от 1-10 км [Драбкова, 1979]. Показатель удлиненности водоема, представляющий собой отношение наибольшей длины озера к его средней ширине, отражает происхождение озерной котловины. Представленные водоемы по этому показателю относятся к группе удлиненные (7-10). В формировании озер с большим показателем удлиненности преобладающую роль могли играть тектонические процессы [Драбкова, 1979].

Условный водообмен (авод) представляет собой отношение среднегодового притока с водосбора в озеро к объему самого озера и выражает степень влияния приточности вод на режим озера. Малые значения (Хвод указывают на слабую роль притока в жизни озера, и, как следствие этого, на развитие автохтонного режима в озере, высокие - на формирование аллохтонного режима, зависящего от водосбора. СВ. Григорьев разделил ряд значений аводна группы: озера с малой величиной авод 0.5; озера со средним водообменом аВОд =0.5-5.0; озера сильноводообменные авод 5.0 [Драбкова, 1979]. По показателю условного водообмена озеро Святое относится к озерам со средним водообменом (0,5 - 5,0), остальные - сильноводообменные. Таким образом, изучаемые озера находятся под значительным влиянием водосборов.

Святое - наиболее крупное в Ротковецкой системе озеро. Длина его достигает 4,30 км, дно его неоднородное - при средней глубине водоема 3,6 м его центральная часть глубоководна (здесь отмечен максимум глубин 16м). Береговая линия сильно изрезана. Приток вод в водоем осуществляется по средствам нескольких речушек (ручьев): в южной части озера - Шумки, Черной и Красной; в центральной (западный берег) - Тиглицы. Из водоема берет свое начало речка Святица, соединяющая его с соседним Узловским озером.

Из всех рассматриваемых озер Святое наиболее подвержено влиянию хозяйственно-бытовой деятельности. По его берегам располагаются существующие или заброшенные деревни Поздеевская, Мокеевская и др. На севере водоема находится населенный пункт Климовская. В 60-х гг. прошлого столетия в этих деревнях по берегам озера велась активная деятельность: производились деготь, спички, гончарные изделия [Широкова, 2006]. В настоящее время в Климовской функционирует маслозавод, стоки которого поступают в мелководную северную часть озера.

Обоснование выбора методики определения растворенного железа и ее адаптация

Содержание сульфатов также различно для двух глубоководных станций озера - в северной части (ст. MG) их количество равно в среднем 1,60 мг/л (рисунок 10 а), а в западной (ст. PG) - 1,70 мг/л (рисунок 10 б); на мелководном участке (ст. MUG) немного меньше - 1,16 мг/л (рисунок 10 в). Но в целом по всей акватории озера сульфаты распределены относительно равномерно и их концентрации не велики, что может свидетельствовать о схожести источников поступления данных ионов в озеро, прежде всего, с дождевыми и талыми водами. На станции PG по мере погружения в водную толщу не наблюдается значимых изменений количеств сульфатов (рисунок 10 б). Мелководная станция MUG отличается несколько меньшими количествами сульфатов (в 1,4 раза) по сравнению с глубоководными участками; в вертикальном распределении данных ионов вариации незначительно и отмечены лишь в придонном слое (рисунок 10 в). Глубоководный участок в северной части озера MG отличается разнообразным вертикальным профилем в распределении сульфатов (рисунок 10 а). Наиболее значительные вариации в распределении сульфатов отмечены в 2012 году. В период осенней гомотермии (октябрь), характеризующийся перемешиванием воды в водоеме, отмечено равномерное распределение этих ионов - концентрации их практически одинаковы от верхних слоев воды до ее нижних горизонтов и изменяются в интервале 1,54-1,62 мг/л. Наблюдалось некоторое снижение содержания сульфатов по мере погружения к придонным горизонтам - от 2,00 до 1,00 мг/л (март) и от 2,50 до 0,75 мг/л (июль). Как было сказано выше в период зимней и летней стагнации водная толща на данной станции стратифицирована, анаэробная зона (гиполимнион), характеризующаяся практически полным исчерпанием кислорода, имеет границу с верхними аэрируемыми слоями в районе 14 м (рисунок 9 а). Для горизонта 12 м зафиксирован максимум в содержании сульфатов по сравнению с прилегающими слоями водной толщи в оба климатических сезона - 2,30 мг/л в марте и 4,50 мг/л в июле, что в 2 и почти 4 раза соответственно превышает среднюю концентрацию этих ионов для эпилимниона данной глубоководной станции. Эта особенность связана с деятельностью фототрофных серных бактерий, окисляющих диффундирующий сероводород. Этот горизонт воды расположен между аэробной и анаэробной зонами (микроаэрофильная зона) и служит нижней границей фотического слоя, то есть здесь создаются условия, оптимальные для развития данного вида микроорганизмов. В остальные годы исследований концентрация сульфатов изменялась по водной толще на станции MG без явно выраженных максимумов, немного (почти в 1.2 раза) уменьшаясь к придонных горизонтам.

На глубоководных участках озер Вильно и Саргозеро - 5 и 8,2 м соответственно, концентрация кислорода постепенно снижается к придонному слою, где наблюдается полное исчерпание кислорода и развитие анаэробных условий (рисунок 11). Однако, в некоторых случаях для обоих озер воды была аэрирована вплоть до поверхности донных отложений; содержание кислорода в придонных водах составляло 4 мг/л и выше.

Среднее содержание сульфатов в воде озер Вильно и Саргозеро составляет 1,31 и 1,48 мг/л соответственно, что несколько (в 1,2 и 1,1 раза) меньше данного показателя для вод озера Масельгского. Данные ионы распределены по водной толще озер Вильно (VI) и Саргозеро (S1) относительно равномерно (рисунок 12), заметного снижения к придонным слоям не отмечается.

Распределение сульфатов в воде озер Вильно (а) и Саргозеро (б) Как и для озера Масельгского, несколько большие концентрации сульфатов зафиксированы для этих озер в зимний период - 1,46 и 1,71, по сравнению с летними концентрациями 1,19 и 1,39 мг/л. Осенний период для озера Вильно характеризуется значениями сульфатов 1,32 мг/л (рисунок 12 а), что практически соответствует среднему значению этих ионов в зимний и летний периоды. Данный факт косвенно свидетельствует о наличии активного перемешивания озерных вод во все сезоны.

Таким образом, анализ пространственно-временного распределения сульфатов в воде озер КНП выявил близость величины этого показателя для всех исследованных водоемов - во все периоды исследований она не превышала 2 мг/л. Несмотря на расположение изучаемых озер на разных геологических структурах, их воды содержат соизмеримые количества сульфатов. Это свидетельствует об общем и основном источнике их поступления - атмосферных осадках и талых водах (количества сульфатов, измеренные нами в отобранных пробах снега, составляли 1,2-2 мг/л; в дождевых водах - от 1 до 10 мг/л [Тимофеева, 1991]).

Озера ГБС «Ротковец» отличаются от водоемов КНП несколько большими количествами сульфатов в их водах. Относительно пониженными концентрациями этих ионов среди ротковецких озер характеризуются воды озера Святое. Глубоководная стация этого озера (SV) обычно стратифицирована и в летний, и зимний период (рисунок 13 а). Мелководная станция (Smz) также периодически имеет четкие аэробные и анаэробные зоны (рисунок 13 б). Стратификация на этом участке озера предположительно обусловлена исчерпанием кислорода на восстановление веществ (в частности, нитратов), поступающих с водосбора из-за деятельности ранее функционирующего маслозавода и в результате воздействия населенного пункта Климовская.

Распределение сульфатов в воде озер ГБС «Ротковец»

Аналогичная тенденция наблюдается в распределении восстановленной формы железа - к придонным слоям отмечено ее увеличение от 200 до 13000 мкг/л. Одновременно с увеличением количеств сероводорода уменьшается содержание сульфатов с 2 до 1 мг/л.

Выявленные небольшие концентрации сероводорода (16 мкг/л) в придонном горизонте волной толщи говорят о не столь значительном протекании сульфатредукции, что подтверждается данными малой численности сульфатредуцирующих бактерий - около 10 клеток на см [Кокрятская, 2012]. Но при этом выявлен максимум концентрации сульфатов (4,46 мг/л) на глубине 12 м на границе аэробно-анаэробной зон. Концентрация эта превышает количества сульфатов в прилегающих к пограничной зоне слоев воды более, чем в 2 раза. Ввиду отсутствия других источников поступления данных ионов, можно предположить, что сульфаты образуются в результате окисления в микроаэрофильных условиях диффундировавшего сероводорода. Так как продуцирования H2S в водной толще не значительно, следовательно, источником его проникновения могут выступать донные отложения. Для мелководных станций озера Масельгское ввиду отсутствия стратификации водной толщи заметного продуцирования сероводорода не отмечено. В летний период при аэрации вод концентрации сульфидов близки к минимально определенным значениям, и лишь незначительно увеличиваются к придонному слою до 3 мкг/л. В зимний период вся водная толща содержит сероводород в микроколичествах - до 5 мкг/л.

В воде озер Вильно и Саргозеро тенденции в распределении сульфидов в водной толще в целом противоположны тенденциям в воде мелководных станций озера Масельгского. В зимний период - присутствие сероводорода в водной толще обоих озер не зафиксировано вплоть до нижних горизонтов (рисунок 18).

Летний период отличается наличием сероводорода по всему столбу водной толщи, его концентрация достигает нескольких мкг/л. Периодически в придонном слое содержится H2S до 30 мкг/л и 18 мкг/л для воды озер Вильно и Саргозеро соответственно (рисунок 18 а и б). Связано это продуцирование с развитием сульфатредукции, несмотря на незначительную глубину станций отбора (рисунок 19). 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.6

Для воды озера Вильно исчерпание кислорода приводит к появлению сероводорода в количестве до 5 мкг/л, что сопровождающееся также и сокращением количеств сульфатов почти в 2 раза. Затраты кислорода, очевидно, связаны с окислением поступающего органического вещества, источником которого служит наземно-водная растительность, произрастающая в больших количествах на дне данных водоемов.

Анализ данных, полученных при изучении распределения сероводорода (сульфидов) в водной толще озера Святое, позволил установить, что среднее содержание данных соединений для мелководной станции (11,12 мкг/л) несколько выше по сравнению с глубоководной (9,53мкг/л). Зимний период исследований отличается большими значениями сульфидов - в 1,5 и 2 раза для Sv и Smz относительно летних концентраций (рисунок 20 а-г). Накопление H2S в придонном слое наиболее ярко выражено для мелководной стратифицированной станции, в воде которой количества данных соединений увеличивается в 3 - 4 раза; относительный максимум концентраций достигнут в летний период 2008 года - 45 мкг/л (рисунок 20 б). Следует отметить, что увеличение содержания сероводорода в придонном слое особенно в зимний период, сопровождается не снижением, а увеличением концентраций сульфатов (рисунок 14 б). Очевидно, существует источник поступления сульфатов - предположительно они диффундируют из донных отложений.

Распределение сульфидов в водах глубоководной станции имеет свои особенности. Концентрации последних к придонному слою очень часто увеличиваются не значительно или остаются примерно на одном уровне (рисунок 20 а). В придонной воде этой станции также, как и для глубоководного участка озера Масельгского, численность сульфатредуцирующих бактерий составляла около 10 клеток на см [Кокрятская, 2012], что с полученными данными по распределению сульфидов позволяет говорить о незначительной активизации здесь процесса сульфатредукции. Однако уже в зимний период в придонном слое СРБ были обнаружены в количестве 10-10 кл/мл [Забелина, 2012]. Кроме придонных горизонтов протекание процесса восстановления сульфатов отмечено и в аэробной зоне, где на глубине 3 м в зимний период зафиксирован максимум концентраций H2S в 2008 и 2009 (рисунок 20 а) годах; в летний период увеличение содержания сероводорода приурочено к слою воды 0,5 м в 2008 и к поверхностным слоям в 2009 годах (рисунок 20 б). Для поверхностного горизонта, кроме того, обнаружен максимум концентраций элементной серы при определении форм восстановленной серы - 9,87 мкг/л по сравнению с нижележащим слоем - 4,91 мкг/л.

Причинами, сдерживающими редукцию сульфатов в водах озера Святого (ГБС «Ротковец») кроме невысокого содержания сульфатов - 3,96 мг/л, предположительно является и большая цветность воды этого водоема по сравнению с остальными исследованными в данной работе. Как известно, цветность воды обычно обусловлена присутствием окрашенного органического вещества главным образом гуминовых и фульвовых кислот, а также наличием растворенного окисленного железа. Поступающие с водосбора гуминовые кислоты устойчивы к воздействию различных окислителей и деятельности микроорганизмов, то есть являются одним из трудноминерализуемых компонентов органического вещества. Поступающий свет из-за высокой цветности вод проникает лишь на незначительную глубину, что является препятствием для развития многих видов фототрофных микроорганизмов - прежде всего первичных продуцентов фитопланктона. Продуцирование органического вещества в водной толще в виде легкоусвояемой органики затруднено. Так, например, в зимний период величины первичной продукции близки к нулю. В целом, для всех сезонов исследования деструкционные процессы в воде озера Святое протекают в незначительной степени [Широкова, 2008]. Таким образом, невысокая активность обнаруженных в придонном горизонте СРБ обусловлена, скорее всего, отсутствием в воде доступного для их жизнедеятельности органического вещества.

В озерах Белое и Назаровское, содержащих в воде несколько большие количества сульфатов 12,41 и 16,34 мг/л, протекание сульфатредукции подтверждается увеличением концентрации сероводорода в придонных слоях водной толщи до 300 и 600 мкг/л, соответственно, и обнаружением в озере Белом в зимний период СРБ в количестве до 10 кл/мл. Таким образом, в этом случае концентрация сульфатов не является сдерживающим процесс фактором, так как появление H2S в указанных количествах не сопровождается заметным сокращением количеств сульфатов. Очевидно, что существует дополнительный источник поступления сульфатов в придонные горизонты - предположительно их диффузия из донных отложений.

Похожие диссертации на Биогеохимические процессы цикла серы в лимнических экосистемах юга Архангельской области