Studentiem un darbiniekiem
Latvijas Universitāte

Sapropeļa pētījumi

Sapropelis ir iekšzemes ūdeņu sedimenti ar augstu organisko vielu saturu. Latvijas ezeros sapropelis veidojas jau pēdējos 12 000 gadus un tā kopējais apjoms ezeros un purvos zem kūdras slāņiem sastāda ~ 2 miljardus m3. Sapropelim ir augsts pielietojuma potenciāls, bet tas praktiski netiek izmantots. Izmantošanu ierobežo mūsdienu tehnoloģiju nesaderība ar resursa īpašībām un stipri sadārdzina tā atūdeņošana.

Sapropeļa izpēte var būt gan patstāvīgs pētījums, gan kā daļa no klimata pagātanes, ezera ekosistēmas izpētes. Nogulumu sastāva izzināšana ir svarīga vides rekonstruēšanas, atveseļošanas vai ainavu plānošanas darbos.

LU Dabas Resursu Centra speciālisti ir veikuši sapropeļa izpēti vairākos Latvijas ezeros, adaptējuši un aprobējuši Saldūdens klasifikācijas sistēmu Latvijas apstākļiem, izstrādājuši un pielāgojuši dažādas metodes sapropeļa izpētē.
 

Pieeja augstas kvalitātes kartogrāfiskam materiālam un labas iemaņas lauku darbos ļaus ātri noteikt piemērotāks vietas un metodiku sapropeļa paraugu ievākšanai. Zinātniekiem ir liela pieredze ūdens nogulumu ievākšanā gan ķīmisko, gan fizikālo, gan arī mikrobioloģisko analīžu veikšanai.

Pieejams paraugu ievākšanai nepieciešamais inventārs:

  • modificēts pistona urbis - vāji konsilidēto nogulumu ievākšanai no virsējam slānim;
  • mīkstais nogulumu urbis - neskartu konsolidēto nogulumu seržu ievākšanai no dziļākiem nogulumu slāņiem;
  • Ekmaņa tipa bentosa kauss - gultnes sedimentu ievākšanai;
  • kasetes un specializēta tara nogulumu paraugu ievākšanai;
  • cits nepieciešamais inventārs: uzpūšamā laiva, GPS ierīce, ehalots, ģeoradars.
 
  • mitrums un sausna;
  • pelnu un organisko vielu saturs;
  • karbonātu saturs;
  • dabīgais blīvums;
  • materiāla tilpummasa;
  • bēruma blīvums;
  • elektrovadītspēja;
  • granulometriskais sastāvs;
  • skenējošā elektronmikroskopija (SEM).
  • vides reakcija (pHH2O; pHKCl);
  • elementsastāvs (C, H, N, O, S);
  • metālu koncentrācijas ar atomu absorbcijas spektroskopijas (AAS) vai induktīvo saistītās plazmas masspektrometrija (ICP-MS) metodi - kopējais daudzums, ūdens-šķīstoša un nešķīstoša, vājā skābē šķīstoša frakcija (Cd, Cu, Pb, Ca, Mg, Na, Fe, Zn, Ni, Cr, Mn, K, As, Be, Co, Li, Mo, Se, Sr, Ti, Tl, Ba, V, Al, P, Sb);
  • makroelementi (N, P, K):
    • slāpeklis N (amonijs, nitrāti, nitrīti);
    • fosfors P (biogēnais P, kopējais P);
    • kālijs K (kopējais daudzums, ūdenī šķīstoša un nešķīstoša, vājā skābē šķīstoša kālija frakcija);
  • humusvielu daudzums: kopējais humusvielu saturs, humīnskābes, fulvoskābes;
  • mērījumi ar infrasarkanās Furjē transformācijas (FTIR) metodi;
  • mērījumi ar kompleksu Ultravioleto-Vizuālo (UV/Vis) metodi;
  • mērījumi ar fluorescences metodi;
  • antioksidantu saturs;
  • polifenolu saturs;
  • kopējo cukuru daudzums.

Bioloģiskās metodes ļauj noteikt nogulumu organiskās masas sastāvu, tieši veidotājorganismu grupas. Parasti šīs analīzes tiek veiktas 1-5 cm bieziem nogulumu intervāliem interesējošā nogulumu slānī vai visā profilā, apvienojot tos ar nogulumu datēšanas (piemēram, 14C un 210Pb) rezultātiem. Šāds pētījums ļauj rekonstruēt gan klimata, gan veģetācijas, gan pašas ūdenstilpnes attīstību pagātnē. Nogulumu slāņos, kuru veidošanas laikā sateces baseina teritorijā parādās cilvēku darbība, var noteikt cilvēka ietekmes intensitāti uz ūdens objektu, netieši novērot cilvēka radīto piesārņojumu. Bioloģiskā metode, tieši mikrofosīliju sastāvs (bioloģiskais sastāvs), ir svarīgs nosakot organogēna sapropeļa veidu, kura sastāvā organisko vielu saturs nav mazāks par 70%.

Izmantojamas bioloģiskās metodes sapropeļa pētījumos iedalās:  

  • putekšņu-sporu sastāvs. Parāda kāda veida lakstaugi un kokaugi veidoja apaugumu ūdenstilpes apkārtejā teritorijā sapropeļa veidošanas laikā. Analīzei sapropeļa paraugi tiek vārīti skābē, lai izšķīdinātu putekšņu un sporu skaitīšanai un identificēšanai traucējošo materiālu (detrītu). Paraugus bieži iekrāso, lai labāk redzētu to formu un struktūru. Putekšņu un sporu analīze bija vienīgais veids kā noteikt nogulumu vecumu, pirms nogulumu datēšanu sāka veikt radiometriski;
  • makrofosīliju (makroatlieku) sastāvs. Ļauj rekonstruēt ūdenstilpes sateces baseina augāju, ko nosaka rajona reģionāie faktori. Nogulumi paraugi toek skaloti caur sietu ar acs izmēru 250 µm. Ar steriomikroskopu tiek identificētas atliekas, kas paliek uz sieta - dažādas sēklas un augļu apvalki, lapas un skujas;
  • mikrofosīliju (mikroatliekas vai bioloģiskais sastāvs) sastāvs. Rekonstruē vides apstākļus un izmaiņas pašā ūdenstilpē, ir viens no pamatparametriem nosakot organogēnas sapropeļa veidu. Ar gaismas mikroskopa palīdzību sapropeļa ūdens ekstraktiem tiek skatīts organisko vielu mazāka frakcija: dažādas aļģes, cianobaktērijas, vaskulāro augu un ūdens dzīvnieku atliekas;
  • malakafaunas sastāvs. Parāda molusku sugas nogulumos, identificējot to sugas pēc čaulu atliekām. Analīzi iespējams veikt tikai karbonātiskiem nogulumiem, kuros sārmainas vides dēļ čaulas neizšķīst un saglabājas;
  • mikrobioloģiskais sastāvs. Mikroorganismu koloniju veidojošo vienības (KVV) tiek noteiktas: Iesala ekstrakta agara barotne – pelējuma un raugu sēnes; R2A barotne – heterotrofie mikroorganismi; Endo barotne – enterobaktērijas; Sulfātreducētāju barotne; Anaerobo mikroorganismu barotne. Mikroorganismu sugu identificēšana tiek veikta izmantojot BBL CrystalTM identifikācijas sistēmu.