resarПриродные ресурсы Арктики и СубарктикиArctic and Subarctic Natural Resources2618-97122686-9683Академия наук Республики Саха (Якутия)10.31242/2618-9712-2023-28-2-236-247resar-19Research ArticleНауки о Земле. Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведениеEarth sciences. Engineering geology, permafrost and soil scienceМинеральные лечебные подземные воды Центральной Якутии и перспективы их использованияMineral medicinal groundwaters in Central Yakutia and prospects for their usehttps://orcid.org/0000-0001-5473-7778ПавловаН. А.PAVLOVAN. A.

ПАВЛОВА Надежда Анатольевна, кандидат геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник

 ResearcherID: W-2163-2018, Scopus AuthorID: 70878

г. Якутск

PAVLOVA, Nadezhda Anatolievna, Cand. Sci. (Geol. and Mineral.), Leading Researcher

ResearcherID: W-2163-2018, Scopus AuthorID: 70878

Yakutsk

napavlova@mpi.ysn.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3434-6969ШепелёвВ. В.SHEPELEVV. V.

ШЕПЕЛЁВ Виктор Васильевич, доктор геолого-минералогических наук, профессор, главный научный сотрудник

ResearcherID: P-8179-2018, Scopus AuthorID: 58611

г. Якутск

SHEPELEV, Viktor Vasilievich, Dr. Sci. (Geol. and Mineral.), Professor, Chief Researcher

ResearcherID: P-8179-2018, Scopus AuthorID: 58611

Yakutsk

sheply@mpi.ysn.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2559-7590ДанзановаМ. В.DANZANOVAM. V.

ДАНЗАНОВА Марина Викторовна, кандидат геолого-минералогических наук, научный сотрудник

 ResearcherID: AAC-8680-2019, Scopus AuthorID: 652603

г. Якутск

DANZANOVA, Marina Viktorovna, Cand. Sci. (Geol. and Mineral.), Researcher

ResearcherID: AAC-8680-2019, Scopus AuthorID: 652603

Yakutsk

dmv_1585@mail.ruИвановаЛ. Д.IVANOVAL. D.

ИВАНОВА Лена Дмитриевна, ведущий инженер

Scopus AuthorID: 63440

г. Якутск

IVANOVA, Lena Dmitrievna, Senior Technical Assistant

Scopus AuthorID: 63440

Yakutsk

ldivanova@mpi.ysn.ruЕфремоваВ. А.EFREMOVAV. A.

ЕФРЕМОВА Вилена Альбертовна, младший научный сотрудник

Scopus AuthorID: 1179502

г. Якутск

EFREMOVA, Vilena Albertovna, Junior Researcher

Scopus AuthorID: 1179502

Yakutsk

efremovavilena@gmail.comИнститут мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАНРоссияMelnikov Permafrost Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202319042023282236247Copyright © Павлова Н.А., Шепелёв В.В., Данзанова М.В., Иванова Л.Д., Ефремова В.А., 20232023Павлова Н.А., Шепелёв В.В., Данзанова М.В., Иванова Л.Д., Ефремова В.А.PAVLOVA N.A., SHEPELEV V.V., DANZANOVA M.V., IVANOVA L.D., EFREMOVA V.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://resar.elpub.ru/jour/article/view/19

На основе систематизации и обобщения результатов изучения мерзлотно-гидрогеологических условий Центральной Якутии выявлены закономерности формирования и распространения подмерзлотных гидрокарбонатных и хлоридно-гидрокарбонатных натриевых холодных минеральных вод, а также оценены перспективы их использования в лечебных целях. Установлено, что исследованные маломинерализованные подземные воды являются базовыми аналогами минеральных вод майкопского и карачинского типов без специфических биогенно-активных компонентов. Основными критериями для выделения этих вод как минеральных, помимо минерализации, являются концентрации гидрокарбонатов в пределах 400–1200 мг/дм3, хлоридов – 100–600, сульфатов – 50–250 для карачинского типа и <50 для майкопского типа, натрия – 400–800 мг/дм3, содержание кальция и магния <10 мг/дм3. Формированию гидрокарбонатных и хлоридно-гидрокарбонатных натриевых минеральных вод на исследуемой территории способствуют геокриологические условия, обусловливающие концентрирование составляющих макрокомпонентного состава воды при низких температурах и затрудненном водообмене. Изучение микрокомпонентного состава подмерзлотных вод региона показало, что уровень содержания в них фтора и лития превышает предельно-допустимые концентрации для питьевых вод, но позволяет рассматривать эти воды в качестве лечебных. Подчеркивается необходимость дальнейших биологофизиологических исследований подмерзлотных вод с повышенным содержанием фтора и лития. Это будет способствовать развитию санаторно-курортного комплекса в Якутии и даст возможность расширить бальнеологический спектр лечения и профилактики заболеваний жителей республики и сопредельных регионов.

In this study, we reviewed and summarized the data on permafrost and groundwater areas of Central Yakutia to understand the formation and distribution of subpermafrost mineral waters of sodium bicarbonate and chloride-bicarbonate types, and to evaluate their potential use for medical purposes. Analysis of the data indicated that these low-mineralized groundwaters are basic analogues to the Maykop and Karachi mineral waters, with no particular bioactive components. These mineral water types contain 400 to 1200 mg/dm3 bicarbonates, 100 to 600 mg/dm3 chlorides, 50 to 250 mg/dm3 (Karachi) and <50 mg/dm3 (Maykop) sulfates, 400 to 800 mg/dm3 sodium, and <10 mg/dm3 calcium and magnesium. The formation of sodium bicarbonate and chloride-bicarbonate type water in Central Yakutia is influenced by permafrost which promotes concentration of major chemical components under the cold temperatures and slow groundwater circulation. The study of minor and trace constituents indicates that the subpermafrost waters in the study region contain fluorine and lithium in excess of the drinking water standards but are potentially appropriate for balneotherapy. Further research on the bio-physiological effects of subpermafrost waters with elevated fluorine and lithium concentrations contribute to the development of the spa and health resort industry in Yakutia. Moreover, the study will expand the balneological spectrum of disease prevention and treatment for the benefit of residents of Yakutia and the adjacent regions.

минеральные водымерзлотно-гидрогеологические условияхимический составфторлитий.mineral waterdepositpermafrost hydrogeologychemical compositionfluorinelithiumРабота выполнена в рамках Государственного контракта на выполнение научно-исследовательской работы по теме «Прогноз изменения геокриологических условий и риски освоения криолитозоны (№ 4964 от 6 мая 2022 г.). Использование криогенных ресурсов и ресурсов подземной гидросферы Якутии. 2 этап». Изучение микрокомпонентного состава подмерзлотных вод выполнено в рамках Программы фундаментальных научных исследований ИМЗ СО РАН (регистрационный номер 122012400106-7).This study was conducted under Public Contract “Research Project on Prediction of Permafrost Changes and Risks for Development. Use of Yakutia’s Cryogenic and Groundwater Resources, Stage 2” (number 4964, dt. 06.05.2022). The study of minor and trace constituents of subpermafrost waters was supported by the Program of Foundation Scientific Research at the Melnikov Permafrost Institute of SB RAS (number №122012400106-7).ReferencesШепелев В.В., Толстихин О.Н., Пигузова В.М. и др. Мерзлотно-гидрогеологические условия Восточной Сибири. Новосибирск: Наука; 1984. 192 с.Shepelev V.V., Tolstikhin O.N., Piguzova V.M. et al. Permafrost-hydrogeological conditions of Eastern Siberia. Novosibirsk: Nauka; 1984. (in Russ.).Иванов В.В., Невраев Г.А. Классификация подземных минеральных вод. М.: Недра; 1964. 168 с.Ivanov V.V.; Nevraev G.A. The classification of underground mineral water. M: Nedra; 1964. (in Russ.).Иванов В.В. Основные критерии оценки химического состава минеральных вод. Методические рекомендации. М.: Центрсоветкурорт; 1982. 93 с.Ivanov V.V. The main criteria for assessing the chemical composition of mineral water. Guidelines. M.: Tsentrsovetkurort; 1982. (in Russ.).Трофимова Т.П. История исследования, химический состав воды и грязи озера Абалах. Международный научный институт «Educatio». 2015;II(9): 72–75.Trofimova T.P. History of research, chemical composition of water and mud of Lake Abalakh. International Scientific Institute "Educatio". 2015.II(9):72–75. (in Russ.).Скутин В.И., Тихонов Д.Г. Минеральные воды Якутии и перспективы их использования в лечебно-оздоровительных целях. Актуальные проблемы курортологии. Профилактика, реабилитация и восстановительное лечение на Крайнем Севере: материалы конференции,2005. 2005:102–106.Skutin V.I., Tikhonov D.G. Mineral water and prospects for their use for health-improving purposes in Yakutia. Actual problems of balneology. Prevention, rehabilitation and rehabilitation treatment in the Far North: proceedings of the conference, 2005. 2005:102–106 (in Russ.).Сафонова С.Л., Емельянова Э.А., Платонова А.А., Филиппов А.А. Минеральная вода "Абалахская" как природный фактор в терапии заболеваний органов пищеварения. Якутск: Издательский дом СВФУ; 2012. 132 с.Safonova S.L., Emelyanova E.A., Platonova A.A., Filippov A.A. Mineral water "Abalakhskaya" as a natural factor in the treatment of digestive system diseases. Yakutsk: NEFU Publishing House; 2012. (in Russ.).Шепелев В.В., Черепанова А.П., Дмитриева Т.Г. О состоянии и перспективах развития санаторно-курортной базы в Якутии за счет использования минеральных лечебных подземных вод. Якутский медицинский журнал. 2009;4(28):84-86.Shepelev V.V., Cherepanova A.P., Dmitrieva T.G. Status and prospects of sanatorium and resort base in Yakutia by the use of mineral medical groundwaters. Yakut Medical Journal. 2009;4(28):84-86. (in Russ.).Балобаев В.Т., Шепелев В.В., Скутин В.И. и др., Подземные воды Центральной Якутии и перспективы их использования. Новосибирск: Филиал ГЕО СО РАН; 2003. 174 с.Balobaev V.T., Ivanova L.D., Nikitina N.M. et al. Groundwaters in Central Yakutia and prospects of their use. Novosibirsk, Publishing house of SB RAS branch “Geo”; 2003. (in Russ.).Шепелев Н.Г., Макогонова О.В. Моделирование гидрогеологических условий подмерзлотного водоносного комплекса для территории г. Якутска. Наука и образование. 2010;2(58):21–26.Shepelev N.G., Makogonova O.V. Modeling of hydrogeological conditions of subpermafrost aquifer for the Yakutsk city area. Nauka i obrazovaniye. 2010;2(58):21–26. (in Russ.).Иванова Л.Д. Никитина Н.М. Об уточнении схемы мерзлотно-гидрогеологического районирования в южной части Якутского артезианского бассейна. Криосфера Земли. 2000;IV(2):52–56.Ivanova L.D. Nikitina N.M. On the refinement of the scheme of permafrost-hydrogeological zoning in the southern part of the Yakutsk artesian basin. Earth's Cryosphere. 2000; IV(2):52–56. (in Russ.).Федоров А.А, Федоров М.А. Особенности изучения и использования минеральных вод Центральной Якутии. XXI Совещание по подземным волам Сибири и Дальнего Востока с международным участием: материалы Всероссийского совещания по подземным водам Востока России, 25-28 июня 2015 г. 2015:177–180.Fedorov A.A., Fedorov M.A. Features of the study and use of mineral waters in Central Yakutia. XXI conference on groundwater in Siberia and Far East with international participation: Proceedings of the National conference on groundwater in Eastern Russia, June 22-28 2015. 2015:177-180. (in Russ.).ГОСТ Р 54316-2020 Воды минеральные природные питьевые. Общие технические условия. М.: Стандартинформ; 2020. 49 с.GOST R 54316-2020 Drinking natural mineral waters. General specifications. M.: Standartinform; 2020. (in Russ.).Шварцев С.Л., Рыженко Б.Н., Алексеев В.А. и др. Геологическая эволюция и самоорганизация системы вода – порода. Т. 2: Система вода – порода в условиях зоны гипергенеза. Новосибирск: СО РАН; 2007. 389 с.Shvartsev S.L., Ryzhenko B.N., Alekseyev V.A. et al. Geological evolution and self-organization of the water – rock system. Vol. 2: The water – rock system under conditions of hypergenesis. Novosibirsk: Publishing house of SB RAS; 2007. (in Russ.).Шварцев С.Л. Гидрогеохимия зоны гипергенеза. М.: Недра; 1998. 366 с.Shvartsev S.L. Hydrogeochemistry of the hypergenesis zone. Moscow: Nedra; 1998. (in Russ.).Комаров И.А. Термодинамика и тепломассообмен в дисперсных мерзлых породах. М.: Научный мир; 2003. 608 с.Komarov I.A. Thermodynamics and heat and mass transfer in dispersed frozen rocks. Moscow: Scientific world; 2003. (in Russ.).Richter D. K., Meissner P., Immenhauser A., Schulte U., Dorsten I. Cryogenic and non-cryogenic pool calcites indicating permafrost and non-permafrost periods: A case study from the Herbstlabyrinth-Advent Cave system (Germany). The Cryosphere. 2010;4(4):501–509. https://doi.org/10.5194/tc-4-501-2010Richter D. K., Meissner P., Immenhauser A., Schulte U., Dorsten I. Cryogenic and non-cryogenic pool calcites indicating permafrost and non-permafrost periods: A case study from the Herbstlabyrinth-Advent Cave system (Germany). The Cryosphere. 2010;4(4):501–509. https://doi.org/10.5194/tc-4-501-2010Кадебская О.И., Чайковский И.И. Минеральные образования пещеры Победа (Башкортостан), связанные с формированием и оттаиванием многолетнего льда. Известия РАН. Серия географическая. 2014;3:66–72. https://doi.org/10.15356/0373-2444-2014-3-66-72.Kadebskaya O.I., Chaikovsky I.I. Mineral formations of Pobeda cave (Bashkortostan) associated with the formation and thawing of multi-year ice Izvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya. 2014;3:66–72. (In Russ.). https://doi.org/10.15356/0373-2444-2014-3-66-72.Базарова Е.П., Кадебская О.И., Цурихин Е.А Криогенные минералы пещер р. Вижай (Северный Урал). Вестник Пермского университета. Геология. 2018;17(1):11–17. https://doi.org/10.17072/psu.geol.17.1.11.Bazarova E.P., Kadebskaya O.I., Tsurikhin E.A. Cryogenic Minerals in Caves of the Vizhay River (Northern Urals) // Published by Perm State University. Geology. 2018;17(1):11-17. (In Russ.). https://doi.org/10.17072/psu.geol.17.1.11.Munroe, J., Kimble, K., Spötl, C. et al. Cryogenic cave carbonate and implications for thawing permafrost at Winter Wonderland Cave, Utah, USA. Scientific Reports. 2021;11:6430. https://doi.org/10.1038/s41598-021-85658-Munroe, J., Kimble, K., Spötl, C. et al. Cryogenic cave carbonate and implications for thawing permafrost at Winter Wonderland Cave, Utah, USA. Scientific Reports. 2021;11:6430. https://doi.org/10.1038/s41598-021-85658-Анисимова Н.П. Криогидрогеохимические особенности мерзлой зоны. Новосибирск: Наука; 1981. 153 с.Anisimova N.P. Cryohydrogeochemical features of the frozen zone. Novosibirsk: Nauka; 1981. (In Russ.).Фотиев С.М. Криогенный метаморфизм пород и подземных вод (условия и результаты). Новосибирск: Академическое изд-во «Гео»; 2009. 279 с.Fotiyev S.M. Cryogenic metamorphism of rocks and groundwater (conditions and results). Novosibirsk: Academic publishing house “Geo”; 2009. (In Russ.).Кононова Р.С. Гидрохимическая зональность подземных вод как один из показателей палеомерзлотных условий. II Международная конференция по мерзлотоведению. Доклады и сообщения. 1973;5:90–94.Kononova R.S. Hydrochemical zoning of groundwater as one of the indicators of paleo-permafrost conditions. II International Conference on Permafrost. Reports and communications. 1973;5:90–94. (In Russ.).Имаев В.С., Имаева Л.П., Козьмин Б.М., Петров А.Ф., Шибаев С.В., Гриб Н.Н., Колодезников И.И. Возможности оценки сейсмической опасности природного и техногенного риска агломерации «Большого Якутска». Природные ресурсы Арктики и Субарктики, 2018;26(4):16–29. https://doi.org/10.31242/2618-9712-2018-26-4-16-29.Imaev V.S., Imaeva L.P., Kozmin B.M., Petrov A.F., Shibaev S.V., Grib N.N., Kolodeznikov I.I. Possibilities of seismic danger estimation of natural and technogenic risk of «Yakutsk City» agglomeration. Arctic and Subarctic Natural Resources. 2018;26(4):16–29. (In Russ.). https://doi.org/10.31242/2618-9712-2018-26-4-16-29.Технический регламент Евразийского экономического союза «О безопасности упакованной питьевой воды, включая природную минеральную воду» (ТР ЕАЭС 044/2017). Принят Решением Совета Евразийской экономической комиссии от 23 июня 2017 года N 45 https://docs.cntd.ru/document/456090353.EAEU Technical Regulation On Safety of Packaged Potable Water Including Natural Mineral Water” (TR EAEU 044/2017). Was adopted by Decision of the Council of the Eurasian Economic Commission No. 45 of June 23, (In Russ.)2017. https://docs.cntd.ru/document/456090353.Saxena V., Ahmed S. Dissolution of fluoride in groundwater: a water-rock interaction study. Environmental Geology. 2001;40:1084–1087. https://doi.org/10.1007/s002540100290.Saxena V., Ahmed S. Dissolution of fluoride in groundwater: a water-rock interaction study. Environmental Geology. 2001;40:1084–1087. https://doi.org/10.1007/s002540100290.Савенко А.В., Савенко В.С. Экспериментальное изучение мобилизации фтора из магматических горных пород. Геохимия. 2020;65(12):1245–1248. https://doi.org/10.31857/S0016752520090101.Savenko A.V., Savenko V.S. Experimental study of fluorine mobilization from igneous rocks // Geochemistry International. 2020. 58(12):1386-1389. https://doi.org/10.31857/S0016752520090101.Savenko A.V., Savenko V.S. Experimental study of fluorine mobilization from igneous rocks // Geochemistry International. 2020. 58(12):1386-1389. https://doi.org/10.31857/S0016752520090101.Posokhov E.V. Regarding the article by A.A. Alekseev «Fluorine in acrotherms». Geochemistry International. 1957;4:346–347. (In Russ.)Посохов Е.В. По поводу статьи А.А. Алексеева « Фтор в акротермах». Геохимия. 1957;4:346–347.Krainov S.R., Shvets V.M. Geochemistry of technical and drinking groundwater. Moscow: Nedra; 1987. (In Russ.).Крайнов С.Р., Швец В.М. Геохимия подземных вод хозяйственно-питьевого назначения. М.: Недра; 1987. 237 с.Pavlova N.A., Fedorova S.V. Fluoride distribution in subpermafrost groundwater in Central Yakutia. Earth's Cryosphere, 2022;XXVI(2):34–41. https://doi.org/10.15372/KZ20220203.Павлова Н.А., Федорова С.В. Особенности распределения фтора в подмерзлотных водах Центральной Якутии. Криосфера Земли. 2022;XXVI(2):41–50 https://doi.org/10.15372/KZ20220203.Anisimova N.P., Pavlova N.A. Hydrogeoghemical studies of permafrost in Central Yakutia. Novosibirsk: Academic Publishing House “Geo”; 2014. (in Russ).Анисимова Н.П., Павлова Н.А. Гидрогеохимические исследования криолитозоны Центральной Якутии. Новосибирск: Академическое изд-во «Гео»; 2014. 189 с.Baryshnikov G.Ya., Eliseev V.A. Fluorine mineral waters of Siberia and their balneological significance. Geography and nature management in Siberia. 2009;11:19–24. (in Russ).Барышников Г.Я., Елисеев В.А. Фтористые минеральные воды Сибири и их бальнеологическая значимость. География и природопользование Сибири. 2009;11:19–24.Fedorova S.V., Pavlova N.A. Distribution of lithium in subpermafrost waters in Central Yakutia. Underground hydrosphere: Proceedings of the XXIII National conference on groundwater in Eastern Russia with international participation, June 21-26, 2021. 2021:304–307 https://doi.org/10.52619/978-5-9908560-9-7-2021-23-1-304-307. (In Russ.).Федорова С.В., Павлова Н.А. Особенности распределения лития в подмерзлотных водах Центральной Якутии. Подземная гидросфера: Материалы XXIII Всероссийского совещания по подземным водам востока России с международным участием, 21-26 июня 2021. 2021:304–307 https://doi.org/10.52619/978-5-9908560-9-7-2021-23-1-304-307.Shestopalov V.M., Moiseeva N.P., Moiseev A.J. Mineral waters of Ukraine with the promoted maintenance of balneological active microelements. Geologicheskiy zhurnal. 2008;3:84–94. (In Russ.).Шестопалов В.М., Моисеева Н.П., Моисеев А.Ю. Минеральные воды Украины с повышенным содержанием бальнеологически активных микроэлементов. Геологический журнал. 2008;3:84–94.Erlykina E.I., Obukhova L.M., Alyasova A.V., Gorshkova T.N., Frantsuzeva V.P. Lithium as a coupling factor of mineral and glucose homeostasis disorders in malignant tumors of epithelial tissues. Malignant tumours. 2014;4(11):10–18 (In Russ.) https://doi.org/10.18027/2224-5057-2014-4-10-18.Ерлыкина Е.И., Обухова Л.М., Алясова А.В., Горшкова Т.Н., Французова В.П. Литий как фактор сопряжения нарушений минерального и углеводного гомеостаза при злокачественных новообразованиях эпителиальных тканей // Злокачественные опухоли. 2014;4(11):10–18. https://doi.org/10.18027/2224-5057-2014-4-10-18.Bekker R.A., Bykov Yu.V. Lithium Preparations in Psychiatry, Addiction Medicine and Neurology. Part II. Biochemical Mechanisms of Its Action. Acta Biomedica Scientifica. 2019;4(2):80-100. (In Russ.) https://doi.org/10.29413/ABS.2019-4.2.13Беккер Р.А., Быков Ю.В. Препараты лития в психиатрии, наркологии и неврологии. Часть II. Биохимическая. Acta Biomedica Scientifica. 2019;4(2):80-100. https://doi.org/10.29413/ABS.2019-4.2.13Galchenko A.V., Sherstneva A.A. Conditionally essential ultra-trace elements in nutrition of vegetarians and vegans. Nickel, lithium, vanadium, germanium. Trace Elements in Medicine. 2021;22(2):3–16 (In Russ.). https://doi.org/10.19112/2413-6174-2021-22-2-3-16.Гальченко А.В., Шерстнева А.А. Условно-эссенциальные ультрамикроэлементы в питании вегетарианцев и веганов: никель, литий, ванадий, германий // Микроэлементы в медицине. 2021;22(2):3–16 https://doi.org/10.19112/2413-6174-2021-22-2-3-16.Grigoriev N.A. Distribution of lithium and lithium maximinerals in the upper part of the continental crust. Lithosphere. 2008;3:112-120. (In Russ.).Григорьев Н.А. Распределение лития и литиевых максиминералов в верхней части континентальной коры. Литосфера. 2008;3:112–120.Vasilyev A.N., Amelin V.G. Study of indicator properties of chemical elements, corresponding to geochemical environment of natural mineral water formation. Georesources. 2016:18(2):133–137. (In Russ.)] https://doi.org/10.18599/grs.18.2.11.Васильев А.Н., Амелин В.Г. Исследование индикаторных свойств химических элементов, отвечающих особенностям геохимии сред формирования природных минеральных вод. Георесурсы. 2016:18(2):133–137. https://doi.org/10.18599/grs.18.2.11.Васильев А.Н., Амелин В.Г. Исследование индикаторных свойств химических элементов, отвечающих особенностям геохимии сред формирования природных минеральных вод. Георесурсы. 2016:18(2):133–137. https://doi.org/10.18599/grs.18.2.11.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.