Экология/6. Экологический мониторинг

Жинжило В.А., Куринная Ю.С., Лякина А.А.,

Мазепина Т.А., Шестопалова А.И.

Южный Федеральный Университет

Изучение состава пеллоидных осадков реки Мыныч в створе впадения в реку Дон

Проблемы экологии и разумного природопользования занимают одно из важнейших мест в вопросах устойчивого развития нашего общества. Эти проблемы не новы, но вместе с этим общество еще достаточно далеко от разумного разрешения этого вопроса. Реки Дон и Маныч являются с экономической точки зрения важными водными артериями нашего региона и требуют пристального к себе внимания со стороны изучения их химического состава, а также состава донных осадков, поскольку в последних достаточно активно аккумулируются разнообразные поллютанты. Анализ литературы показал, что относительно реки Маныч существует гипотеза морского происхождения — река Маныч — это не что иное как остаток древнего пролива соединяющего Каспийское море и Азовское море через нижнее течение реки Дон. Визуальный анализ береговой линии реки Дон и реки Маныч в непосредственной близости их друг от друга, а именно в месте впадения Маныча в Дон показал, что это совершенно две разные водные системы — береговая линия Дона заселена высокорослой растительностью — довольно высокими деревьями с большой густотой такого покрова, а береговая линия Маныча напрочь лишена высокорослой растительности и представлена только травянистой степной растительностью. Это позволило нам высказать гипотезу о том, что химический состав речной воды достаточно отличен, и возможно почвенный состав различается, включая донные отложения. Изначально мы предполагали, что донные отложения Дона должны быть богаче по содержанию органических веществ, но впоследствии это не подтвердилось. Кроме этого, достоверно известно, что Маныч на протяжении своего течения образует многочисленные речные заливы — лиманы, характеризующиеся небольшой глубиной и мощными донными отложениями. Всем известны свойства донной органики, которую можно применять в виде сапропелей, или лечебных грязей. Однако принято считать, что целебными свойствами могут обладать только те грязи, которые сформировались на территориях, непосредственно прилегаемых к морям — Анапский регион, район Одессы, или на местах бывших вулканов. Это удовлетворительно объясняет их богатый минеральный состав, а самое главное наличие важнейшего компонента — сероводорода. И мы решили проверить, все ли пеллоидные осадки обладают лечебными свойствами или это каким-то образом зависит от их локализации и природно-химических условий.

Цель проекта:

1. Изучить состав донных осадков реки Маныч и сравнить его с аналогичными осадками реки Дон.

2. Изучить влияние состава речной воды на формирование пеллоидных осадков.

3. Изучить возможности выполнения элементов данного проекта детьми с ограниченными возможностями здоровья.

Мы изучали донные отложения реки Маныч в 150 метрах от впадения в реку Дон в районе станицы Манычская Багаевкого района Ростовской области, координаты точки исследования 47°13'57''с.ш. 40°14'25'' в.д.. В своей работе использовали в качестве объекта изучения донные (пеллоидные) осадки рек, вещества извлекали методами экстракции и перегонки с различными режимами, а в качестве методов исследования применяли гранулометрический анализ, УФ- и ИК-спектроскопия, хроматографию на бумаге и в твердых слоях, гравиметрию, термографию, объемные методы анализа, фотометрический анализ.

Объект нашего исследования - пеллоидные осадки - подвергали экстракции различными органическими растворителями с целью извлечения органических веществ, подвергали перегонке с паром с целью извлечения веществ, летучих с водяным паром, экстрагировали раствором соляной кислоты с целью извлечения неподвижных катионов, экстрагировали раствором гидроксида натрия с целью извлечения гуминовых кислот, провели анализ вод указанных водоемов.

В результате проведенной работы нами установлено:

1. Изучаемые пеллоидные отложения реки Маныч по физическим свойствам соответствуют определениям лечебных грязей (пластичность, адгезия к кожным покровам, влагоемкость, теплоемкость), в отличие от пеллоидных осадков реки Дон, которые не соответствовали изученным показателям для природных лечебных грязей;

2. Гранулометрический состав пеллоидных отложений реки Маныч и реки Дон резко отличается друг от друга. В донных отложениях реки Дон преобладают фракции песка, а в реке Маныч преобладают значительно более мелкие частицы — иловые отложения (химически трансформированные органические остатки) и мелкодисперсные глинистые материалы, которые и обладают большой влагопоглощающей способностью.

3. Содержание большинства ионов не превышает многолетние наблюдения для рек региона, за исключением железа, содержание которого завышено и не является следствием его высокого содержания в речной воде. Также повышенное содержание железа не является следствием массовой гибели животных водоема и не является следствием высокого содержания железа в подпочвенных — грунтовых водах с глубины до 15 метров от уровня почвы береговой линии.

4. Содержание сероводорода в связанной форме в пеллоидных осадках реки Маныч позволяет судить о том, что данный пеллоидный осадок представляет собой продукт анаэробного разложения органического вещества, преимущественно животного происхождения. По своему составу такой осадок может быть отнесен к категории лечебных грязей потенциального воздействия (потенцирование производится кислотной средой), а кроме того, в составе данного образца потенциально может содержаться ряд важных биогенных веществ, имеющих определенное фармацевтическое значение. Поскольку в изучаемом образце содержится одновременно и сероводород и железо, можно предположить, что железо входит в состав пеллоидного осадка в форме двузарядного иона, поскольку в трехзарядном состоянии соль очень легко гидролизуется с высвобождением свободного сероводорода, а следовательно формирование осадка происходило в восстановительной среде.

5. В соответствии с полученными нами спектрами, снятыми в УФ — области и ИК — спектрами поглощения нет противоречащих данных. Извлеченные хлороформом объекты содержат в основном радикалы предельного значения, незначительно содержание радикалов непредельного характера, содержащих спиртовые гидроксилы, карбонильные группы, карбоксильные и сложноэфирные группировки. Значительно содержание фенильных радикалов как замещенных, так и не замещенных, с достаточно большой вероятностью можно утверждать о наличии тиольных радикалов.

6. Дистиллят, полученный при перегонке изучаемой грязи с водяным паром содержит азотсодержащие органические вещества — амины, возможно гидросульфиды аминов. По своему составу он идентичен выпускаемым промышленностью фармпрепаратам, следовательно производство таких препаратов не обязательно должно производиться только из отдельных, особенных лечебных грязей, а является общим свойством пеллоидных отложений и различается только количественными характеристиками. Нами не подтверждено, изложенное в литературе мнение о том, что при перегонке с паром в основном в дистиллят переходят фенольные вещества — в полученных погонах они отсутствуют.

7. Гуминовые кислоты, извлеченные из почв и из пеллоидного осадка имеют много общего в ИК - спектрах. Вместе с этим четко проявляется закономерность — в пеллоидном осадке наблюдается несколько больше ароматических веществ и полностью отсутствуют карбоксилатные ионы. Элементный анализ показывает более высокий окислительный индекс в почвенных гуминовых кислотах, чем в пеллоидных осадках. Содержание гуминовых кислот в пеллоидных осадках реки Маныч меньше, чем в почвах береговой линии, что подтвердило наши ожидания, но вполне достаточно для выраженного лечебного эффекта.

В процессе своей работы мы пришли к выводу, что исследования воды и пеллоидных осадков при соответствующей методической адаптации довольно просты в проведении и могут применяться в образовательном процессе. Нами проведен комплекс исследований, связанных с изучением состава речной воды, воды подземных источников, пеллоидных отложений и в качестве практического применения в будущей профессиональной деятельности разработан проект для дистанционной реализации.

Нами проведены предварительные мероприятия, связанные с активной деятельностью школьников, в режиме «он-лайн» проведены занятия, связанные с проведением лабораторных исследований по отдельным видам аналитических работ: проведено исследование состава речной воды объемными методами, при этом мы добивались, чтобы обучаемые сами руководили исследованием. Аналитическая работа проводилась с использованием двух камер, одна из которых постоянно фиксировала лабораторный сосуд, а вторая приборы, с помощью которых проводился анализ — бюретки, пипетки и прочее. Вторая часть проекта осуществляется в настоящее время в виде «микроэкспедиций» на место отбора проб и проведения безотлагательных аналитических мероприятий. Такой подход нам позволил создать вполне реальную безбарьерную среду в образовательном пространстве.