Проекты

Аллохтонное и автохтонное органическое вещество природных вод в различных объектах гидросферы

2012-2014 г.г.
рук. Лозовик П.А.
РФФИ, 12-05-00264

В рамках проекта в был проведен анализ и обобщение данных наблюдений на водных объектах Карелии, выполненных в 2012 и 2013 гг. В 2014 году дополнительно к объектам прошлого года были проведены исследования на Онежском озере (Кондопожской, Петрозаводской губах, в центре озера и в устье р. Шуя), озерах Сямозеро, Шотозеро и Каменное (в центре озера и в губе Камалахта), а также на Белом море.


Рассмотрена возможность оценки содержания автохтонного и аллохтонного ОВ с ис-пользованием адсорбции на ДЭАЭ-целлюлозе и по кинетическим параметрам их трансфор-мации. Выявлены особенности распределения автохтонного и аллохтонного ОВ в поверх-ностных водах гумидной зоны и вклад углеводов, липидов и мочевины в баланс ОВ в вод-ных объектах.


Проведенные исследования по проекту позволили разработать две методики количе-ственного определения содержания автохтонного и аллохтонного ОВ. Первая основана на особенностях адсорбции автохтонного и аллохтонного ОВ на ДЭАЭ-целлюлозе, вторая – на отличии констант скорости их биохимического окисления. Разделение ОВ адсорбцией и определение доли аллохтонного и автохтонного ОВ по кинетическим параметрам подтвер-ждается соотношением C:N и ПО/БО и согласуется с оценкой их доли по эмпирической формуле [Лозовик и др., 2007]. Проведя серию экспериментов по кинетике БПК и по био-химическому потреблению кислорода, были впервые установлены константы скорости окисления автохтонного и аллохтонного ОВ, которые в среднем для периода открытой воды составили: kавт =0,0130, kалл = 0,0013 сутки-1. По этим константам видно, что действительно, аллохтонное ОВ – трудноокисляемое, а автохтонное – биохимически легкоокисляемое. Содержание автохтонного ОВ в поверхностных водах Карелии достаточно низкое и постоянное независимо от уровня трофии водных объектов (средняя концентрация по ХПК – 8,2 мгО/л, что соответствует – 3,1 мгС/л). Основное отличие водных объектов заключается в разном содержании в них аллохтонного ОВ. И только при цветении воды наблюдается высокое содержание автохтонного ОВ, в котором превалирует взвешенное планктоногенное ОВ.


Разработана установка для определения органического углерода в воде с УФ-персульфатным окислением и ИК-Фурье спектрометрическим окончанием.


В 2014 г. исследования проводились на примере крупнейших озер Европы - Ладожском и Онежском и в р. Нева, а также высокогумусного оз. Верхнее.
Впервые на новой методической основе установлено содержание автохтонного и аллохтонного ОВ и в их составе углеводов, липидов, белков и мочевины в поверхностных водах гумидной зоны.
Проведено исследование содержания гумусовых веществ в составе аллохтонного ОВ на примере высокогумусного озера Верхнее в период открытой воды 2014 г. Установлено, что доля гумусовых веществ составляет в среднем 89 % от суммарного содержания аллохтонного ОВ. На долю фульвовых кислот в составе гумусовых веществ приходится 69 %, а гуминовых кислот – 31 %.
Выявлено, что количество автохтонного ОВ в водных объектах низкое независимо от уровня их трофии, за исключением периода цветения воды. Основное отличие вод – это разное содержание аллохтонного ОВ. Доля связанных углеводов составляет 14 % от аллохтонного ОВ, свободных углеводов и липидов – 27 % и 4 % от автохтонного ОВ соответственно. На долю мочевины приходится 10% от Nорг.
Было исследовано содержание белка, как одного из важнейших компонентов автохтонного органического вещества природных вод. Концентрация белка в открытый период 2014 г. изменяется для выбранных объектов от 0,02 до 0,21мг/л (в среднем 0,11 мг/л). В фотическом слое она примерно 2 раза выше, чем в придонном.
В 2014 г. был проведен патентный поиск, подана заявка и получен патент РФ №148307 МПК G01N33/18, авторы Зобков М.Б, Мусатова (Зобкова) М.В. на полезную модель «Устройство для определения органического углерода в воде». Подана заявка и получено авторское свидетельство на программу для ЭВМ «Количественное определение концентраций химических веществ по их кинетическим характеристикам» («ChemQuantTime»), Авторы Зобков М.Б., Мусатова М.В. А.с. №2014610314 от 09 января 2014 г.
Подготовлен заключительный отчет по проекту.
Последние изменения: 30 июня 2016