Экологические аспекты процесса железовосстановления в донных отложениях озер Самарской Луки

• Автор: Шерышева, Наталья Григорьевна
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Тольятти
• Количество страниц: 203 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛЛВЛ 1. КРУГОВОРОТ ЖЕЛЕЗА В ВОДОЕМАХ И ПРОЦЕСС

РеШ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Железо в озерах

1.2. Процесс РеШ восстановления и железовосстанавливающие микроорганизмы.

1.3. Биогенез соединений железа

1.4. Практическое применение железовосстанавливающих

бактерий и вивианита.

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

ГЛАВА 3. ВОДОЕМЫ САМАРСКОЙ ЛУКИ КАК СПЕЦИФИЧЕСКИЕ

ВОДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ ВОЛЖСКОГО БАССЕЙНА.
3.1. Географическое положение, природные условия.
3.2. Общая характеристика озер и физикохимический режим воды
ГЛАВА 4. АНАЭРОБНЫЙ ПРОЦЕСС ЩШ ВОССТАНОВЛЕНИЯ
В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ОЗЕР САМАРСКОЙ ЛУКИ
4.1. Донные отложения как среда обитания железовосстанавли
вающих микроорганизмов
4.1.1. Типы донных отложений
4.1.2. Естественная влажность илов
4.1.3. Температурный режим илов.
4.1.4. Активная реакция среды и окислительновосстановительные условия илов
4.1.5. Поровая вода илов.
4.1.6. Реакционноспособное железо в донных отложениях озер.
4.2. Анаэробное железовосстановление в донных отложениях озер
4.2.1. Железовосстанавливающая активность илов
4.2.2. Влияние экологических факторо на железовосстанавливающую активность илов.
4.2.3. Сравнительная характеристика железовосстановления в озерах
4.3. Анаэробное восстановление железа экологотрофическими
группами микроорганизмов
4.3.1. Накопительные культуры, выделенные из озер с
окрашенной водой и некарбонатными илами
4.3.2. Накопительные культуры, выделенные из озер с
бесцветной водой и некарбонатными илами
4.3.3. Накопительные культуры, выделенные из озер с
бесцветной водой и карбонатными илами
4.3.4. Влияние условий среды на железовосстанавливающую активность экологотрофических групп микроорганизмов
ГЛАВА 5. БИОГЕННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ ВИВИАНИТА
5.1. Рентгеноструктурное исследование илов
5.2. Рентгеноструктурное исследование накопительных культур.
5.3. Исследование биоминералообразования вивианита
5.3.1. Получение активных накопительных культур железовосстанавливающих бактерий
5.4. Биоминерапообразование вивианита.
5.4.1. Динамика образования вивианита в накопительных
культурах бактерий.
5.4.2. Предполагаемая схема восстановления III пирофосфата
5.5. Особенность функционирования активных железовосстанавливающих бактерий при хранении.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Более значительные количества железа наблюдаются в придонных слоях, особешю при отсутствии свободного кислорода Кузнецов, . В гиполимнионе озер вулканического происхождения содержание железа может превышать мгл i, а. Соединения железа очень сильно подвержены сезонным изменениям. В озерах евтрофного типа сезонная динамика приобретает особые черты Ивлев, , Фатчихина, Драбкова, Стравинская, . Весной, после вскрытия озера и обогащения воды кислородом во время циркуляции, все находящееся в воде железо окисляется и выпадает на дно в виде гидроокиси трехвалентного железа. Железо, редуцированное в илах, диффундирует в придонную воду и накапливается в ней в больших количествах. Так, концу летней стагнации в поверхностной воде евтрофного озера Черное Фатчихина, содержание железа поднималось до 1 мгл, а в придонной до мгл при глубине озера 4 метра. Осенью, когда под влиянием охлаждения восстанавливается вертикальная циркуляция, вода обогащается кислородом и железо вновь выпадает из водной массы в осадок. При зимней стагнации повторяется тот же процесс, что и летом. Таким образом, дважды в год железо то активно диффундирует из ила, богатого органическим веществом, в придонную воду, то осаждается, обогащая иловые отложения. В водоемах различного типа летняя стратификация железа связана с распределением кислорода и кислотностью воды. В ультраолиготрофных озерах железо в толще воды распределено равномерно. В большинстве олиготрофных озер непосредственно над дном имеется тонкий слой воды, в котором при падении кислорода содержание железа повышается. Соответственно, в поверхностном слое ила происходит накопление железа, которое в дальнейших процессах круговорота веществ уже не участвует. В евтрофных и дистрофных озерах неравномерность распределения железа в толще воды стратификация всегда хорошо выражена В ацидотрофных же озерах стратификации железа не наблюдается, даже при наличии анаэробных условий у дна В меромиктических озерах, где слои гиполимниона имеют больший удельный вес и кислород отсутствует, а полная циркуляция захватывает лишь верхние слои воды, концентрация железа в придонной воде может достигать значительных величин до мгл Кузьменко, епяпо, Дубинина, Дерюгина, . Железо в донных отложениях. Обмен железа между водой и иловыми отложениями было изучено Ивлевым на примере евтрофного озера Белое . В донных отложениях железо мигрирует из грунта в воду в период стагнации и, наоборот, осаждается в грунт в периоды циркуляции. Закиснос железо донных отложений частично диффундирует в воду. В этом непрерывном обмене железом между грунтом и водой участвует верхний слой ила толщиной приблизительно в см. Концентрация железа в грунтовом растворе с глубиной снижалось от мг Рел до мг Рел, но на глубине см уже оставалась стабильной круглый год. В жидкой фазе окисленных донных отложений железо присутствует главным образом в форме коллоидов Гранина, . Закисное железо в иловом растворе до 0 образует с органическим веществом комплексы, которые препятствует выводу ионов из раствора Гранина, . В водоемах с резким временным дефицитом кислорода в гиполимнионе содержание кислорода ниже 0,5 мгл, происходит полное разрушение поверхностного окисленного слоя грунта с восстановлением присутствующих в нем гидроокисных соединений железа. Мизандронцев, . В донных отложениях евтрофных озер уже на глубине ниже верхнего 1 сантиметрового слоя создаются анаэробные условия Кузнецов, Горленко и др. Установлено ВозДбт а Отмечено наличие анаэробных зон в грунтах мелководного пруда Буторин, . Из приведенного следует, что в анаэробных зонах донных отложений мелководных водоемов возможны процессы восстановления железа. В зависимости от интенсивности подтока соединений железа в озеро, богатства илов органическим веществом и величины ЕЬ донных отложений, на поверхности ила может происходить образование железистой микрозоны или озерной железомарганцевой руды. Локализация железа в грунте в рудоносных озерах обусловлена уровнем их трофности и содержанием в грунтах органического углерода Страхов, .