Вблизи Байкала имеется большое количество горячих (гидротермальных) источников. Это связано с тем, что здесь расположена Байкальская рифтовая зона — глубинный разлом земной коры, в центре которого лежит озеро Байкал. Именно в местах таких разломов чаще всего наблюдается сейсмическая и гидротермальная активность.
Горячие источники давно используются людьми для купания — считается, что такие процедуры укрепляют здоровье и помогают в лечении ряда заболеваний. Кроме того, гидротермы применяют для отопления домов в удаленных населенных пунктах. При этом органический состав воды многих таких источников подробно не изучался, тогда как он может служить для оценки загрязненности окружающей среды, например, отходами производств. Кроме того, некоторые ученые полагают, что жизнь на Земле формировалась в горячих источниках, а потому, узнав набор органических веществ в них, можно было бы восстановить условия, в которых зарождались первые организмы. Отсутствие данных о составе органического вещества также не позволяет достоверно оценить влияние гидротерм на здоровье человека.
Ученые из Института нефтегазовой геологии и геофизики имени А.А. Трофимука СО РАН (Томск) с коллегами определили состав органических веществ, которые содержатся в гидротермах Байкальской рифтовой зоны.
Соавторы исследования. Слева направо: Александр Украинцев, Елена Зиппа, Игорь Фёдоров. Источник: Елена Зиппа / из личного архива
В ходе экспедиции в 2024 году авторы отобрали пробы воды одной скважины термальных вод и 14 горячих источников. Температура воды на поверхности колебалась от 20°С до 76°С. Хроматографический анализ позволил исследователям обнаружить 211 органических соединений разного размера: от небольших до довольно крупных молекул.
Среди них больше всего (около 40% от общего количества) оказалось насыщенных углеводородов — линейных молекул, состоящих из углерода и водорода. Еще 21% составили ароматические углеводороды (соединения в виде бензольного кольца), а 17% — эфиры. В целом содержание всех органических веществ не превышало 0,7 миллиграмма в литре воды, что характерно для многих подземных вод и говорит об отсутствии антропогенного загрязнения.
Особое внимание авторы обратили на полициклические ароматические углеводороды, состоящие из двух и более углеродных колец. Дело в том, что эти соединения относятся к опасным и стойким загрязнителям с канцерогенными и мутагенными свойствами и могут быть как природного, так и антропогенного происхождения. Опираясь на соотношение разных веществ из этой группы, авторы определили, что они преимущественно образуются естественным путем — в результате химических реакций в земной коре. При этом их содержание не превышает безопасных для человека значений.
В исследовании принимали участие сотрудники Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва), Института природных ресурсов, экологии и криологи СО РАН (Чита), Института комплексного анализа региональных проблем ДВО РАН (Биробиджан) и Геологического института имени Н.Л. Добрецова СО РАН (Улан-Удэ).«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. Техногенных загрязнителей, имеющих исключительно искусственное происхождение, мы практически не выявили, что говорит о чистоте этих вод — это важно для их бальнеологического использования. 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», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Елена Зиппа, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник лаборатории гидрогеохимии и геоэкологии Института нефтегазовой геологии и геофизики имени А.А. Трофимука СО РАН.
