Ученые определили состав воды в горячих источниках Байкала

Состав органических соединений, содержащихся в прибайкальских термальных источниках, определили ученые Томского филиала Института нефтегазовой геологии и геофизики (ИНГГ) им. А. А. Трофимука СО РАН с коллегами, 26 мая сообщает пресс-служба Российского научного фонда.

Исследование проводилось в рамках проекта РНФ «Концептуальная модель формирования вещественного состава термальных вод Забайкалья». Участие в нем также приняли ученые МГУ им. М. В. Ломоносова, Института природных ресурсов, экологии и криологи СО РАН (Чита), Геологического института им. Н. Л. Добрецова СО РАН (Улан-Удэ) и Института комплексного анализа региональных проблем ДВО РАН (Биробиджан).

Выявленные ими свыше 200 соединений в своем большинстве имеют природное происхождение. Полученная в ходе исследования гидротермальных систем информация поможет оценить их экологическое состояние и влияние этих горячих источников на здоровье человека, что может поспособствовать развитию медицинского туризма. Также она покажет перспективы применения гидротермов как альтернативных источников энергии.

Результаты исследования были представлены в статье «Органические вещества в термальных источниках, Центральная часть Байкальской рифтовой зоны» (Organic matter in thermal springs, the Central part of the Baikal Rift Zone), опубликованной в журнале Geothermics.

Большое количество гидротермальных источников, расположенных вблизи Байкала, связано с тем, что это озеро расположено в центре Байкальской рифтовой зоны, представляющей собой глубинный разлом земной коры. Именно в таких местах обычно наблюдается сейсмическая и гидротермальная активность.

Еще с давних времен люди использовали такие горячие источники для купания в оздоровительных и лечебных целях, а также их применяют для отопления домов в удаленных населенных пунктах.

Однако органический состав воды многих таких источников не был подробно изучен, при том что по таким данным можно судить о степени загрязненности окружающей среды, в том числе отходами производств.

Также, исходя из гипотезы, что именно в горячих источниках зарождалась жизнь на Земле, данные об органических веществах в них помогут восстановить условия, в которых возникали первые организмы. Отсутствие научной информации о составе органического вещества в воде этих источников, кроме того, не позволяет оценить влияние этих гидротерм на здоровье человека.

В ходе экспедиции в 2024 году были отобраны пробы воды из одной скважины термальных вод и из 14 горячих источников. Их температура находилась в пределах от 20 °С до 76 °С. Проведя хроматографический анализ проб, исследователи выявили 211 органических соединений с размерами молекул от небольших до довольно крупных.

По составу: около 40% — это были насыщенные углеводороды (линейные молекулы из углерода и водорода), 21% — ароматические углеводороды (соединения в виде двух и более бензольных колец) и 17% — эфиры. При этом общее количество органических соединений в воде не превышало 0,7 мг/л — обычное значение для многих подземных вод. Оно свидетельствует об отсутствии антропогенного загрязнения.

Полициклические ароматические углеводороды в пробах, которые являются опасными и стойкими загрязнителями из-за их канцерогенных и мутагенных свойств и могут иметь как природное, так и антропогенное происхождение, стали объектом пристального внимания исследователей.

Ученые выяснили, что преимущественно они образовались в результате химических реакций в земной коре, то есть не имели антропогенного происхождения. Кроме того, их количество в пробах находилось в пределах безопасных для человека значений.

Руководитель проекта, старший научный сотрудник лаборатории гидрогеохимии и геоэкологии Томского филиала ИНГГ СО РАН, кандидат геолого-минералогических наук Елена Зиппа рассказала:

«В целом большинство выявленных нами соединений легко образуются при естественном разложении остатков древней органики под действием высоких температур. Кроме того, важную роль играют бактерии: температура воды в источниках идеально подходит для жизни целого ряда термофильных видов-„производителей» органических веществ».

Исследователи практически не обнаружили техногенных, имеющих исключительно искусственное происхождение загрязнителей. Чистота вод этих источников позволяет использовать их для бальнеологических целей.

«В дальнейшем мы планируем применить полученные результаты при построении концептуальной модели формирования вещественного состава термальных вод, которая раскрывает механизмы эволюции системы „термы — порода“. Это позволит спрогнозировать изменение состава и свойств термальных вод, технологические риски при их эксплуатации (солеотложения, коррозия), оптимизировать их использование в энергетике, бальнеологии и мониторинге сейсмических процессов», — сообщила Елена Зиппа.