ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИЗУЧЕНИЯ СЕРОВОДОРОДНЫХ ВОД СЕРГИЕВСКОГО РАЙОНА САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИЗУЧЕНИЯ СЕРОВОДОРОДНЫХ ВОД СЕРГИЕВСКОГО РАЙОНА САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ

Елена Георгиевна Нелюбина,

кандидат педагогических наук, доцент, кафедры «Химии, географии и методики их преподавания» Поволжская государственная социально-гуманитарная академия, Самара (Россия)

E-mail: [email protected]

Приволжский федеральный округ характеризуется большим разнообразием минеральных вод. Сероводородные воды являются одной из важных групп минеральных вод, использующихся в России для лечения. Сергиевские минеральные воды относятся к редкому типу сульфидных вод. Это маломинерализованные гидрокарбонатно-сульфатные магниево-кальциевые воды (М=2,5-3,0 г/л) со средней концентрацией сероводорода (H2S+HS - 50-100 мг/л) и огромными ресурсами. Кроме того на курорте есть крепкие сульфидные хлоридные натриевые, содержащие бром рассолы (минерализация 200 г/л, общего сероводорода 900-1000 мг/л, брома 350 мг/л). Аналогов в России Сергиевским водам нет, в силу чего курорт с тем же названием вошел в список уникальных курортов России [1].

Основной задачей моей работы было исследовать химический состав минеральной воды сероводородного источника, определить содержание сероводорода в атмосферном воздухе на территории курорта, выявить влияние этих факторов на экологическую обстановку и здоровье населения поселка Серноводск.

Исследования проводились совместно со студентами естественно-географического факультета «Поволжской государственной социально-гуманитарной академии» с 2008 по 2013 год на территории Сергиевского района Самарской области, планируется продолжение работы.

Курорт «Сергиевские минеральные воды» является одним из старейших в России. История его возникновения восходит к временам Петра Первого, который заинтересовался залежами серы на берегах рек Сок и Сургут и повелел построить там завод по ее добыче. Завод просуществовал недолго и уже в 1720 году был перенесен в Жигулевские горы, но за время его существования за серными источниками прочно укрепилась слава лечебных.

Слухи о пользе серной воды и исцеление рабочих серных заводов от различных хронических болезней сподвигли Петра направить туда своего лейб-медика. В 1717 году лейб-медик Петра Первого Готлиб-Шобера путем химического анализа сергиевской воды установил наличие в ней большого количества сероводорода [1].

После обнародования первых результатов Сергиевские воды стали исследовать множество известных русских ученых, таких как Лепехин, Паллас, профессор Яниш. Благодаря их ученым исследованиям в 1833 году правительство приступило к постройке курорта. Солдаты царской армии могли организованно пользоваться курортом даже раньше, в 20-е годы девятнадцатого века.

Пока не была построена необходимая инфраструктура курорта, приехавшие лечиться больные жили в киргизских кибитках, а для купания привозили с собой ванны. Местные жители часто строили дома около источников и во дворах устанавливали специальные котлы для того, чтобы подогревать минеральную воду.

В советские времена значение курорта еще более выросло. Профессура медицинских институтов и высококвалифицированные специалисты стремились попасть туда на работу. В настоящее время курорт считается одним из лучших бальнеологических и грязевых курортов России. За всю историю своего существования здесь была оказана помощь более чем 250 000 больных людей [1].

Курорт «Сергиевские минеральные воды» находится в Самарской области вблизи поселка городского типа Сергиевск. Минеральные источники и залежи лечебной грязи располагаются в районе юго-западного водораздела рек Сок и Сургут. На высоте 4 метров над уровнем реки находится Серноводская возвышенность, у подножья которой из-под известняков выбиваются источники минеральной воды. Они стекают в искусственное серное озеро, соединенное с рекой Сургут двумя протоками.

Климатический своеобразный профиль района определяется природным сочетанием рек и леса на фоне Заволжской степи, континентальность климата смягчена, что благоприятствует его лечебному фактору. Сухой воздух, умеренный режим ветров и отсутствие скачков атмосферного давления благоприятно воздействуют на самочувствие пациентов. Для района характерна невысокая относительная влажность и постоянные несильные ветры, что делает термические условия очень комфортными для пребывания.

Климатические условия курорта особенно благоприятны для больных с заболеваниями сердечно-сосудистой системы, которые с трудом переносят душную атмосферу другого знаменитого сероводородного курорта России Мацеста в Сочи.

Современные научные воззрения на происхождение Сергиевских минеральных вод таковы: особого рода бактерии, воздействующие на расположенные на большой глубине огромные массы органических веществ (нефть), и на сульфаты в виде гипса и других солей средней кислоты, способствуют восстановлению сульфатов в сульфиды и соединяют сероводород с другими элементами. Углекислота, являющаяся неотъемлемым спутником сульфидных вод, совместно с сероводородом минерализирует подземные воды.

Пробы воды в озере глубиной более 0,5 м отбирали батометром Руттнера, а источниках - непосредственно в склянки и бутыли. Активную реакцию, окислительно-восстановительный потенциал и удельную электропроводность воды измеряли в момент отбора проб портативными приборами. Температуру определяли ртутным термометром, а также погружным термисторным датчиком. Электропроводность воды определяли в лаборатории портативным кондуктометром.

Концентрацию растворенного кислорода определяли методом Винклера с добавлением сулемы для устранения влияния сульфидов [2], сероводорода и сульфидов - колориметрически [4], а при высокой концентрации - иодометрическим титрованием [3].

Концентрацию гидрокарбонатов рассчитывали по щелочности с учетом влияния гидросульфид-ионов, концентрацию сульфатов определяли весовым методом в виде BaSO₄, жесткость и концентрацию Ca - комплексонометрически, концентрацию Mg - расчетным методом, концентрацию ортофосфата -полумикромодификацией стандартного метода [3]. Аммоний определяли фенол-гипохлоритным методом [5].

Для кластерного анализа использовали данные об общей минерализации и процентном эквивалентном содержании главных ионов и сульфидов. Для учета вклада всех показателей, первичные данные были нормированы делением величины каждого показателя на его стандартное отклонение во всем массиве анализируемых данных. Кластерный анализ проводили методом Варда с использованием в качестве меры различия эвклидова расстояния.

По результатам проведенных исследований были сформулированы следующие выводы:

1. Химический состав Сергиевской минеральной воды характеризуется как сероводородный, сульфатно-кальциевый (гипсовый), температура воды постоянно равна 8 градусам, и не зависит от времени года, источники дают примерно 6 млн литров воды в сутки.

2. Сергиевские минеральные воды являются сероводородными водами средней концентрации, общего сероводорода в них содержится 83-85 мг на литр и свободного сероводорода 50-55 мг на литр.

3. Помимо этого, в состав воды входит общая углекислота (745 мг на литр) и свободная углекислота (144 мг на литр).

4. Минерализация Сергиевских вод происходит за счет гипсовых отложений и близка к пределу насыщения по степени содержания гипса.

Список литературы:

1. Курорты Поволжья: климат, минеральные воды, лечебные грязи, кумысолечение. [Электронный ресурс]. - Адрес доступа: sankurtur.ru/russia/region/580.Гольдфарб Я.Л., Ходаков Ю.В. Сборник задач и упражнений по химии для средней школы. Учебное пособие для учащихся. - 3-е изд.- М.: Просвещение,1980.- 190с.

2. Руководство по химическому анализу морских вод. СПб.: Гидрометеоиздат, 1993.

3. Унифицированные методы исследований качества вод. 4-е изд. М.: Химия, 1987.

4. Cline J. D. Spectrophotometric determination of hydrogen sulfide in natural waters. // Limnol. Oceanogr. 1969. V. 14.

5. Solorzano, L. Determination of ammonia in natural waters by the phenolhypochlorite method. //Limnol. Oceanogr. 1969. V. 14.