Химия и биохимия натечных вод некоторых карстовых пещер республики Грузия

Chemistry and biochemistry of drip waters of some karstic caves of the republic of Georgia
Цитировать:
Химия и биохимия натечных вод некоторых карстовых пещер республики Грузия // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. Ломсианидзе И.А. [и др.]. 2017. № 10 (40). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/5161 (дата обращения: 27.10.2020).
Прочитать статью:
Keywords: cave, karst, cations, anions, oxygen, carbon dioxide

АННОТАЦИЯ

В статье изучен химический состав тёчных вод карстовых пещер западной Грузии: „Мурад“, „Прометей“, „Сатаплия“. Изучали причину образования шаровых форм в пещере „Мурад“, которые не имеют аналогов в Грузии и представляют большую редкость в мире.

ABSTRACT

The article studies the chemical composition of drip waters of the karstic caves of Western Georgia: 'Murad', 'Prometheus', 'Sataplia'. The reason for the formation of globular forms in the cave 'Murad' has been studied. These forms have no analogues in Georgia and are very rare in the world.

 

Введение

По расчётам Максимовича карстовые породы на нашей планете занимают треть суши - площадью 50 млн км2. К этому добавляются карстовые участки на дне морей и океанов, площадь которых не известна. [3]

Для образования карстовых пещер нужны следующие условия:

1. основным условием образования карстовых пещер является существование цельной массы легкорастворимых пород: Каменная соль, гипс, известняк, доломит, карбонатные рушенные породы, травертины; [1,2]

2. для карстового процесса, а также для пещерообразования, кроме литологических условий нужны структурно-геологические условия: слойность породы, наклонность этих слоев, а также направление и характер трещин; [1,2]

3. для процесса карствования обязательным является регулярный поток воды в виде: атмосферных осадков, поток талой воды, подземная или поверхностная река. [1,2,3]

Растворённый в воде CO2 ускоряет химическое растворение пород. По­э­тому, чем больше CO2 в воде, тем интенсивнее идёт карствование породы. [2]

4. Для развития карста обязательна постоянная циркуляция подземной воды. [1,2,3]

Республика Грузия (особенно её западная часть) богата карстовыми пещерами: „Прометей“, „Сатаплия“ (переводится как место, где много мёда) и т.д.

В ноябре 2014 года группа альпинистов клуба „Тетнулди“ и охотник Мурад открыли новую карстовую пещеру и назвали её пещерой „Мурада“.

При исследовании пещеры был открыт зал с сталактидами, которые заканчивались шарообразными формами. Сталактиды такой формы не имеют аналогов в Грузии и представляют большую редкость в мире. Эти шарообразные образования возникают в основном в тихих уголках - пещеры, в подземной лагуне, образованной из тёчных вод. Температура воздуха в пещере = 7oC, Температура воды в лагуне равна - 8oC.

Все эти шары расположены в одной плоскости. Диаметр кальцитных окаменевших шаров колеблется от 5 см - до 60 см.

По утверждению учёных, эти формы были образованы в лагуне, одновременной на одном уровне, а после понижения уровня воды повисли над водой как люстры. Такие шаровые образования находятся и на дне лагуны.

   

пещера „Промете“                                        пещера „Сатаплия“

пещера „Мурад“

 

В процесс исследования новой пещеры включилась группа учёных, среди них были и мы, группа химиков из Государственного университета имени Церетели г. Кутаиси.

Нашей целью было исследование воды из лагуны, чтобы найти причину образования шаровидных форм.

Экспериментальная часть.

Исследовали воду. Определяли катионы, анионы растворённой в воде кислород, растворённы CO2 в воде (учитывая PH показатель воды и щёлочнасть). Определяли биохимическое потребление кислорода БПК5 (через 2, 3, 5, 10, 15 дней).

Определяли катионы следующими методами:

Mg2+ - комплексонометрическим методом (трилонометрическим методом).

Ca2+ - комплексонометрическим методом.

Fe3+ - фотоэлектроколориметрическим методом (с использованием сулфосалициловой кислоты).

Cu2+ - фотоэлектроколориметрическим методом.

Zn2+ - фотоэлектроколориметрическим методом (с использованием дит­изона).

Pb2+ - фотоэлектроколориметрическим методом.

Al3+ - фотоэлектроколориметрическим методом (употреблением дитизона).

HCO3  - ацидиметрическим методом.

  - весовым методом.

Cl- - методом меркурометрии.

I- - методом иодометрии.

Работы проводились на КФК - 3.

Растворённый в воде кислород определяли методом иодометрии. [7]

PH определяли на PHметре. модель - PHS-3B/

В воде растворённого CO2 определяли методом титрования. При вычислениях учитывали PH и щелочность воды.

Биохимическое потребление кислорода БПК5 определяли через 2, 3, 5, 10, 15 дней методом иодометрии. [4, 5, 6]

Результаты.

Были получены следующие результаты:

Таблица 1.

Количество катионов в тёчных водах пещеры: „Мурад“, „Прометей“, „Сатаплия“

наименование

пещеры

количество катионов, мг/л

Mg2+

Ca2+

Fe3+

Cu2+

Zn2+

Pb2+

Al3+

1.

„Мурад“

0.04

3.28

0.066

0.008

0.0065

0.0009

0.0035

2.

„Прометей“

0.37

4.59

0.211

0.006

0.0037

0.0003

0.0017

3.

„Сатаплия“

0.32

3.09

0.177

0.001

0.0413

0.0006

0.0046

Таблица 2.

Количество анионов и показатели PH в тёчных водах пещеры: „Мурад“, „Прометей“, „Сатаплия“

наименование

пещеры

количество анионов, мг/л

показатель PH

HCO

SO

Cl-

I-

1.

„Мурад“

1.76

0.621

0.416

-

7.3

2.

„Прометей“

3.35

0.411

1.045

-

6.5

3.

„Сатаплия“

2.43

0.411

0.429

-

6.7

Таблица 3.

Количество в воде растворённого кислорода, углекислого газа и биохимическое потребление кислорода (БПК5)

наименование

пещеры

в воде

растворенный

O2

мг/л

в воде

растворенный

CO2

мг/л

биохимическое потребление

кислорода, мг/л

через

2 дня

через

3 дня

через

5 дней

через

10 дней

через

15 дней

1.

„Мурад“

10.8

5

9.0

8.2

6.6

5.4

2.6

2.

„Прометей“

7.4

18

7.2

5.5

5.2

4.9

4.2

3.

„Сатаплия“

9.1

13

9.2

8.5

7.7

6.6

5.7

 


Выводы.

1. По количеству катионов и анионов пещеры „Прометей“ и „Сатаплия“ почти сходны и резко отличаются от данных пещеры „Мурад“. Например, кол-во HCO  в пещере „Мурад“ равно 1,76 мг/л, а кол-во ионов Ca2+ почти таков, как в других пещерах. Очень мала кол-во ионов Mg2+ - 0,04 мг/л.

2. Кол-во в воде растворённого CO2в пещере „Мурад“ меньше, чем в других пещерах (5 мг/л). Показатель PH=7.3, Когда показатель PHв других пещерах почти одинаковый (6,5-6,7).

3. Количества в воде растворённого кислорода в пещере „Мурад“ выше, чем в других пещерах (10,8 мг/л).

Для возникновения жизни в воде нужен 6 мг/л O2.[7]

4. При определении биохимического потребления кислорода в тёчных водах, самый высокий показатель получили в пещере „Мурад“ (9,0 мг/л -
8,2 мг/л- 6,6 мг/л - 5,4 мг/л - 2,6 мг/л).

Исходя из полученных данных, мы предполагаем, что в лагуне пещеры „Мурад“ может находиться форма жизни, содержащая CaCO3, или эта жизне­нная форма интенсивно могло способствовать химическому процессу образования CaCO3, что и привело к формировании шарообразных форм.

Исследование продолжается.

 


Список литературы:

1. Лежава З. - Карст плато верхней части Имерети. - Тбилиси, из-во „Универсал“. 2015, с-210 (на грузинском языке).
2. Маруашвили Л. - Основы пещероведения (на грузинском языке). - Тбилиси, 2013, с-270.
3. Максимович Г.Л. - Основы карствоведения. - I-II т, Пермь, 1993, с-1180.
4. Резников А.А., Муликовская Е.М. - Метод анализа природных вод, из-во „Недра“, Москва, 1970, с-479.
5. Семёнов А.Р. - Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши, „гидрометеоиздат“, Ленин-град, 1977, с-540.
6. Шарло Г. - Методы аналитической химии, I-II, из-во Химия, Москва, 1969, с-1204.
7. Jonson Robyn L., Holmyuist Dan D., Redding Kally - Water Quality with Vernier, Vernier, Printeg in the United States of America, 2015, p-1044.

Информация об авторах

ассоцированный профессор Кутаисского государственного университета имени Церетели 4600, Республика Грузия, г. Кутаиси. улица Тамар Мепе, 59

associate professor, Kutaisi Akaki Tsereteli State University 4600, Republic of Georgia, Kutaisi, Tamar Mepe st., 59

ассоцированный профессор Кутаисского государственного университета имени Церетели 4600, Республика Грузия, г. Кутаиси, улица Тамар Мепе, 59

associate professor, Kutaisi Akaki Tsereteli State University 4600, Republic of Georgia, Kutaisi. Tamar Mepe st., 59

специалист-химик Кутаисского государственного университета имени Церетели 4600, Республика Грузия, г. Кутаиси. улица Тамар Мепе, 59

specialist-chemist, Kutaisi Akaki Tsereteli State University 4600, Republic of Georgia, Kutaisi. Tamar Mepe st., 59

студент, химик Кутаисского государственного университета имени Церетели 4600, Республика Грузия, г. Кутаиси. улица Тамар Мепе, 59

student, chemist Kutaisi Akaki Tsereteli State University 4600, Republic of Georgia, Kutaisi. Tamar Mepe st., 59

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ларионов Максим Викторович.
Top