СОДЕРЖАНИЕ, РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И СООТНОШЕНИЕ ОСНОВНЫХ КОМПОНЕНТОВ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В ВОДЕ ОНЕЖСКОГО ОЗЕРА

Татьяна Алексеевна Ефремова; Мария Валентиновна Зобкова; Tatyana Efremova; Mariya Zobkova, Mariya

doi:10.17076/lim1017

СОДЕРЖАНИЕ, РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И СООТНОШЕНИЕ ОСНОВНЫХ КОМПОНЕНТОВ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В ВОДЕ ОНЕЖСКОГО ОЗЕРА

Татьяна Алексеевна Ефремова, Мария Валентиновна Зобкова, Tatyana Efremova, Mariya Zobkova, Mariya

Аннотация

Представлены результаты сезонных исследований основных компонентов органи-ческого вещества (фульвовых и гуминовых кислот, углеводов, липидов, белков, мочевины), выполненных в 2016–2017 гг. Исследование проводилось в олиготрофной олигогумусной центральной части Онежского озера, в мезотрофной мезогумусной Петрозаводской губе, а также в устье эвтрофной мезополигумусной реки Шуи.
Рассмотрено содержание, сезонное распределение и соотношение основных компонентов органического вещества в зависимости от разного уровня трофии
и гумусности. Установлено, что органическое вещество в Онежском озере в основном представлено гумусовыми веществами, содержание которых составляло 7,2–33,4 мг/л и увеличивалось с ростом гумусности. Наименьшее их количество
отмечено в Центральном плесе Онежского озера (в среднем 68 %), а наибольшее – в устье р. Шуи (в среднем 81 %). Вторым по количеству компонентом органического вещества являлись углеводы, на них приходилось в среднем 10 %, а концентрация составляла 0,8–3,0 мг/л. Значительно меньше содержалось липидов(0,04–0,28 мг/л), белков (0,02–0,13 мг/л) и мочевины (0,02–0,09 мг/л), а их количество от общего содержания органического вещества составляло ~ 1; 0,4 и 0,3 % соответственно. В составе автохтонного органического вещества основным идентифицированным компонентом являлись свободные углеводы (30 %), значительно меньше выявлено липидов (11 %), белков (3 %) и мочевины (2 %). Гумусовые вещества – основной компонент аллохтонного органического вещества, а в их соста-
ве превалируют фульвовые кислоты. Соотношение фульвовых и гуминовых кислот в среднем составляло 6:1, что соответствовало данным из других водных объектов.

Ключевые слова

органическое вещество природных вод; фульвовые и гуминовые кислоты; углеводы; липиды; белки; мочевина; Онежское озеро.

Полный текст:

PDF

Литература

Агатова А. И. Органическое вещество в морях России / Ред. А. Агатова. М.: Издательство ВНИРО, 2017. 260 c.

Агатова А. И., Лапина Н. М., Н. И. Торгунова. Органическое вещество, его элементарный и биохимический состав в водах российской части Арктического бассейна в современных условиях // Океанология. 2011. Т. 51, №3. С. 450-460.

Агатова А. И., Лапина Н. М., Торгунова Н. А. Органическое вещество Белого моря // Система Белого моря. Том II. Сб. научн. тр. М.: Научный мир, 2012. С. 92–548.

Агатова, А. И., Лапина Н.М., Торгунова Н. А., Кирпичев К. Б. Биохимические исследования морских экосистем солоноватых вод // Водные ресурсы. 2001. Т. 28, №4. С. 470-479.

Барашков, Г. К. Сравнительная биохимия водорослей / Ред. Г. К. Барашков. М.: Пищевая пром., 1972. 334 с.

Ефремова Т. А., Сабылина А. В., Лозовик П. А. Лабильные органические вещества: углеводы, липиды и белки в Онежском озере // Труды Карельского научного центра РАН. Серия «Экологические исследования». № 6. 2013. С.96-104.

Зобков М. Б., Зобкова М. В. «Устройство для определения органического углерода в воде с фотохимическим персульфатным окислением в системе непрерывного газового потока и ИК-Фурье спектрометрическим детектированием» // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. № 8. 2015. с. 10 – 15.

Зобкова М. В., Ефремова Т. А., Лозовик П. А., Сабылина А. В. Баланс органического вещества в озерах Карелии // Озера Евразии: проблемы и пути их решения: Материалы I Международной конференции (11-15 сентября 2017 г.). Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2017. С. 358-364.

Зобкова М. В., Ефремова Т. А., Лозовик П. А., Сабылина А. В. Органическое вещество и его компоненты в поверхностных водах гумидной зоны // Успехи современного естествознания. 2015. № 12. С. 115 – 120.

Лапин И. А., Красюков В. И. Содержание гуминовых и фульвокислот в поверхностных водах СССР // Водные ресурсы. 1991. Т. 3, с. 195-199.

Лапин И. А., Красюков В. Н. Роль гумусовых веществ в процессах комплексообразования и миграции металлов в природных водах // Водные ресурсы. 1986. № 1. С. 134 – 145.

Левшина С. И. Гумусовые кислоты в речных водах приамурья // География и природные ресурсы. 2005. № 4. С. 42 – 47.

Лозовик П. А., Ефременко Н. А. Аналитические, кинетические и расчетные методы в гидрохимической практике. Спб.: Нестор-История, 2017. 272 с.

Лозовик П. А., Зобкова М. В., Рыжаков А. В., Зобков М. Б., Ефремова Т. А., Сабылина А. В., Ефремова Т. В. Аллохтонное и автохтонное органическое вещество природных вод: кинетические и термодинамические закономерности трансформации, количественный и качественный составы // Доклады Академии наук. 2017. Т. 477, № 6. С. 728-732, DOI: 10.7868/S086956521736021X.

Лозовик П. А., Морозов А. К., Зобков М. Б., Духовичева, Т. А., Осипова Л. А. Аллохтонное и автохтонное органическое вещество в поверхностных водах Карелии // Водные ресурсы. 2007. Т.34, №2. С. 225-237.

Лозовик П. А., Мусатова М. В. Методика разделения органического вещества природных вод адсорбцией на диэтиламиноэтилцеллюлозе на автохтонную и аллохтонную составляющие // Вестник МГОУ. Серия «Естественные науки». 2013. № 3. С. 63-68.

Лозовик П.А., Фрейндлинг В.А. Поверхностные воды озерно-речной системы Шуи в условиях антропогенного воздействия. Петрозаводск: Карелия, 1991. 212 с.

Немировская И. А., Артемьев В. А. Взвесь и компоненты органического вещества в поверхностных водах Южного и Атлантического океанов // Океанология. 2013. Т. 53, № 1. С. 42–52, DOI: 10.7868/S0030157413010152.

Онежское озеро. Экологические проблемы / Ред. Н. Н. Филатов. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 1999. 293 с.

Орлов Д. С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М.: МГУ, 1990. 325 с.

Раймонд, Дж. Планктон и продуктивность океана. Т.2. Зоопланктон: В 2-х частях. 4. II / Ред. Дж. Раймонд. М.: Агропромиздат, 1988. С. 223-263.

Руководство по современным биохимическим методам исследования водных экосистем, перспективных для промысла и марикультуры / Ред. А. И. Агатова. М.: ВНИРО, 2004. 123 с.

Рыжаков А. В., Кукконен Н. А. Мочевина в водных объектах гумидной зоны // Экологическая химия. 2014. Т.23, Вып.1. С. 44-48.

Сабылина А. В. Химический состав воды притоков // Крупнейшие озера-водохранилища Северо-Запада европейской территории России: современное состояние и изменения экосистем при климатических и антропогенных воздействиях. Петрозаводск: КарНЦ РАН. 2015. С. 61-67.

Сабылина А. В., П. А. Лозовик, М. Б. Зобков. Химический состав воды Онежского озера и его притоков // Водные ресурсы. 2010. Т. 37, №6. С. 717-729.

Сабылина А.В., Ефремова Т.А., Рыжаков А.В. Содержание белков в Онежском и Ладожском озерах и реках Свирь и Нева // Экологическая химия. Т. 26, № 2. 2017. С. 79-86.

Шаова, Л. Г. Самоочищение природных вод от редуцирующих сахаров: Автореф. дисс. на соискание ученой степени канд. хим. наук. Новочеркасск, 1971. 29 с.

Aitkenhead-Peterson J. A., McDowell W. H., Neff J. C. Sources, production, and regulation of allochthonous dissolved organic matter inputs to surface waters. In: Findlay S. E. G., Sinsabaugh R. L., (eds). Aquatic ecosystems: interactivity of dissolved organic matter. Academic Press, San Diego. 2003. P. 25-69.

APHA: Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 1999, by American Public Health Association, American Water Works Association, Water Environment Federation.

Bade D. L., Carpenter S. R., Cole J. J., Pace M. L., Kritzberg E., Van de Bogert M. C., Cory R. M., and McKnight D. M. Sources and fates of dissolved organic carbon isotope additions // Biogeochemistry. 2007. 84. pp. 115 – 129, DOI: 10.1007/s10533-006-9013-y.

Benner R. Chemical composition and reactivity // In “Biogeochemistry of marine dissolved organic matter” Ed. Hansell D.A. and Carlson C. A. AP. – 2002. – P. 59–90.

Cho B.C., Azam F. Biogeochemical significance of bacterial biomass in the ocean’s euphotic zone // Mar. Ecol. Progr. Ser. – 1990. – V. 63. – P. 253–259.

Cory R. M., Mcknight D. M., Chin Y. P., Miller P., Jaros C. L. Chemical characteristics of fulvic acids from Arctic surface waters: microbial contributions and photochemical transformations // Journal of Geophysical Research-Biogeosciences. 2007. V.112. G04s51, DOI: 10.1029/2006JG000343.

Curtis P. J. Climatic and Hydrologic Control of DOM Concentration and Quality in Lakes. In: Aquatic humic substances: ecology and biogeochemistry. Eds. Hessen D.O., Tranvik L.J., 1998, P. 93-105.

Kim, B. K. Vertical Distributions of Macromolecular Composition of Particulate Organic Matter in the Water Column of the Amundsen Sea Polynya During the Summer in 2014 / B. K. Kim, S. H. Lee, S. Y. Ha, J. Jung, T. W. Kim, E. J. Yang, N. Jo, Yu J. Lim, J. Park, S. H. Lee // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2018. P. 123, DOI: 10.1002/2017JC013457.

Liebezeit G. Particulate carbohydrate fluxes in the Bransfield Strait and the Drake Passage // Mar. Chem. 1987. V. 20. P. 255-261.

Linnik P. N., Ivanechko Ya. S., Linnik R. P., and Zhezherya V. A. Humic Substances in Surface Waters of the Ukraine // Russian Journal of General Chemistry. 2013. Vol. 83. № 13. P. 2715–2730, DOI: 10.1134/S1070363213130185.

McKnight D. M. and Aiken G. R. Sources and Age of Aquatic Humus. In: Aquatic humic substances: ecology and biogeochemistry. Eds. Hessen D.O., Tranvik L. J., 1998. P. 9 – 40.

Rocker D., Kisand V., Scholz-Bôttcher B., Kneib T., Lemke A., Rullkotter J., Meinhard S. Differential decomposition of humic acids by marine and estuarine bacterial communities at varying salinities // Biogeochemistry, 2012. Vol. 111. P. 331-346. DOI: 10.1007/s10533-011-9653-4.

Sellner K. G. Primary productivity and the flux of dissolved organic matter in several marine environments // Mar. Biol. 1981. V.65. P. 101-106.

Xenopoulos M. A., Lodge D. M., Frentress J., Kreps T. A., Bridgham S. D., Grossman E., and Jackson C. J. Regional comparison of watershed determinants of dissolved organic carbon in temperate lakes from the Upper Great Lakes region and selected regions globally // Limnol. Oceanogr. 2003. V. 48. P. 2321 – 2334, DOI: 10.4319/lo.2003.48.6.2321.

References

Agatova A. I. Organicheskoe veshchestvo v moryah Rossii [Organic matter in the seas of Russia]. Moscow: Izdatel'stvo VNIRO, 2017. 260 p.

Agatova A. I., Lapina N. M., Torgunova N. A. Organicheskoe veshchestvo Belogo morya [ Organic matter of the White Sea]. Sistema Belogo moray [System of the White Sea]. V. II. Sb. nauchn. tr. Moscow: Nauchnyj mir, 2012. P. 92–548.

Agatova, A. I., Lapina N.M., Torgunova N. A., Kirpichev K. B. Biohimicheskie issledovaniya morskih ehkosistem solonovatyh vod [Biochemical studies of brackish marine ecosystems]. Vodnye resursy [Water Resources]. 2001. Vol. 28, no. 4. P. 470-479.

Agatova A. I., Lapina N. M., N. I. Torgunova. Organicheskoe veshchestvo, ego ehlementarnyj i biohimicheskij sostav v vodah rossijskoj chasti Arkticheskogo bassejna v sovremennyh usloviyah [Elemental and biochemical composition of organic matter in the waters of the Russian sector of the Arctic Basin under the present conditions]. Okeanologiya [Oceanology]. 2011. Vol. 51, no. 3. P. 450-460.

Lozovik P. A., Efremenko N. A. Analiticheskie, kineticheskie i raschetnye metody v gidrohimicheskoj praktike [Analytical, kinetic and calculation methods in hydrochemical practice]. St. Peterburg: Nestor-Istoriya, 2017. 272 p.

Barashkov, G. K. Sravnitel'naya biohimiya vodoroslej [Comparative biochemistry of algae]. Moscow: Pishchevaya prom., 1972. 334 p.

Efremova T. A., Sabylina A. V., Lozovik P. A. Labil'nye organicheskie veshchestva: uglevody, lipidy i belki v Onezhskom ozere [Labile organic matter: carbohydrates, lipids and proteins in Onego Lake]. Trudy Karel'skogo nauchnogo centra RAN [Transactions of the Karelian Research Center of the Russian Academy of Sciences]. Seriya Ehkologicheskie issledovaniya [Ecological studies series]. 2013. no. 6. P. 96-104.

Zobkov M. B., Zobkova M. V. Ustrojstvo dlya opredeleniya organicheskogo ugleroda v vode s fotohimicheskim persul'fatnym okisleniem v sisteme nepreryvnogo gazovogo potoka i IK-Fur'e spektrometricheskim detektirovaniem [Device for determining organic carbon in water with photochemical persulfate oxidation in a continuous gas flow system and FTIR spectrometric detection]. Zavodskaya laboratoriya. Diagnostika materialov [Factory laboratory. Material diagnostics]. 2015. no. 8. P. 10 – 15.

Zobkova M. V., Efremova T. A., Lozovik P. A., Sabylina A. V. Balans organicheskogo veshchestva v ozerah Karelii [Organic matter balance in lakes of Karelia]. Ozera Evrazii: problemy i puti ih resheniya: Materialy I Mezhdunarodnoj konferencii (11-15 sentyabrya 2017 g.) [Lakes of Eurasia: problems and solutions. Proceedings 1st international conference (September 11-12, 2017)]. Petrozavodsk: KarNC RAN, 2017. P. 358-364.

Zobkova M. V., Efremova T. A., Lozovik P.A., Sabylina A. V. Organicheskoe veshchestvo i ego komponenty v poverhnostnyh vodah gumidnoj zony [Organic matter and its components in surface waters humid zon]. Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya [Successes of modern science]. 2015. no. 12. P. 115 – 120.

Lapin I. A., Krasyukov V. I. Soderzhanie guminovyh i ful'vokislot v poverhnostnyh vodah SSSR [The content of humic and fulvic acids in the surface waters of the USSR ]. Vodnye resursy [Water Resources]. 1991. Vol. 3. P. 195-199.

Lapin I. A., Krasyukov V. N. Rol' gumusovyh veshchestv v processah kompleksoobrazovaniya i migracii metallov v prirodnyh vodah [The role of humic substances in the complex formation and migration of metals in natural waters]. Vodnye resursy [Water Resources]. 1986. no. 1. P. 134 – 145.

Levshina S. I. Gumusovye kisloty v rechnyh vodah priamur'ya [Humic acids in the Amur river waters]. Geografiya i prirodnye resursy [Geography and natural resources]. 2005. no. 4. P. 42 – 47.

Lozovik P. A., Morozov A. K., Zobkov M. B., Duhovicheva, T. A., Osipova L. A. Allohtonnoe i avtohtonnoe organicheskoe veshchestvo v poverhnostnyh vodah Karelii [Allochthonous and autochthonous organic matter in the surface waters of Karelia. Vodnye resursy [Water Resources]. 2007. Vol. 34. no. 2. P. 225-237.

Lozovik P. A., Zobkova M. V., Ryzhakov A. V., Zobkov M. B., Efremova T. A., Sabylina A. V., Efremova T. V. Allohtonnoe i avtohtonnoe organicheskoe veshchestvo prirodnyh vod: kineticheskie i termodinamicheskie zakonomernosti transformacii, kolichestvennyj i kachestvennyj sostavy [Allochthonous and autochthonous organic matter of natural waters: kinetic and thermodynamic laws of transformation, quantitative and qualitative composition]. Doklady Akademii nauk [Reports of the Academy of Sciences]. 2017. Vol. 477. no. 6. P. 728-732, DOI: 10.7868/S086956521736021X.

Lozovik P. A., Musatova M. V. Metodika razdeleniya organicheskogo veshchestva prirodnyh vod adsorbciej na diehtilaminoehtilcellyuloze na avtohtonnuyu i allohtonnuyu sostavlyayushchie [The method of separation of organic matter from natural waters by adsorption on diethylaminoethylcellulose into autochthonous and allochthonous components]. Vestnik MGOU. Seriya Estestvennye nauki [Vestnik MGOU. Natural Sciences series]. 2013. no. 3. P. 63-68.

Lozovik P.A., Frejndling V.A. Poverhnostnye vody ozerno-rechnoj sistemy Shui v usloviyah antropogennogo vozdejstviya [The surface waters of the lake-river system of the Shuya under the conditions of anthropogenic impact]. Petrozavodsk: Kareliya, 1991. 212 p.

Nemirovskaya I. A., Artem'ev V. A. Vzves' i komponenty organicheskogo veshchestva v poverhnostnyh vodah YUzhnogo i Atlanticheskogo okeanov [Suspension and Components of Organic Matter in the Surface Waters of the Southern and Atlantic Oceans]. Okeanologiya [Oceanology]. 2013. Vol. 53. no. 1. P. 42–52, DOI: 10.7868/S0030157413010152.

Onezhskoe ozero. Ehkologicheskie problemy [Onego lake. Enviromental problem]. Eds. N. N. Filatov. Petrozavodsk: KarNC RAN, 1999. 293 p.

Orlov D. S. Gumusovye kisloty pochv i obshchaya teoriya gumifikacii [Soil humic acids and general theory of humification]. Moscow: MGU, 1990. 325 p.

Rajmond Dzh. Plankton i produktivnost' okeana [Plankton and ocean productivity]. Moscow: Agropromizdat, 1988. Zooplankton. Vol. 2 (2). P. 223-263.

Rukovodstvo po sovremennym biohimicheskim metodam issledovaniya vodnyh ehkosistem, perspektivnyh dlya promysla i marikul'tury [Manual to modern biochemical methods for the study of aquatic ecosystems promising for fishing and mariculture]. Eds. Agatova A. I. Moscow: VNIRO, 2004. 123 p.

Ryzhakov A. V., Kukkonen N. A. Mochevina v vodnyh ob"ektah gumidnoj zony [Urea in water bodies of the humid zone]. Ehkologicheskaya himiya [Environmental chemistry]. 2014. Vol. 23(1). P. 44-48.

Krupnejshie ozera-vodohranilishcha Severo-Zapada evropejskoj territorii Rossii: sovremennoe sostoyanie i izmeneniya ehkosistem pri klimaticheskih i antropogennyh vozdejstviyah [The largest lakes-reservoirs of the north-west European part of Russia: current state and changes of ecosystems under climate variability and anthropogenic impact]. Petrozavodsk: KarNC RAN. 2015. P. 61-67.

Sabylina A.V., Efremova T.A., Ryzhakov A.V. Soderzhanie belkov v Onezhskom i Ladozhskom ozerah i rekah Svir' i Neva [Protein content in Onego and Ladoga lakes and rivers Svir and Neva]. Ehkologicheskaya himiya [Environmental chemistry]. 2017. Vol. 26. no. 2. P. 79-86.

Sabylina A. V., P. A. Lozovik, M. B. Zobkov. Himicheskij sostav vody Onezhskogo ozera i ego pritokov [Chemical composition of water Onego Lake and its flows]. Vodnye resursy [Water Resources]. 2010. Vol. 37. no. 6. P. 717-729.

Shaova, L. G. Samoochishchenie prirodnyh vod ot reduciruyushchih saharov [Self-purification of natural waters from reducing waters]: Summary of PhD (Cand. Of Chem.) thesis. Novocherkassk, 1971. 186 s.