UDC 553.7:579(497.11) Vladimir Šaraba, Slađana Popović, Olivera Krunić, Gordana Subakov Simić, Željko Kljajić, Milojko Lazić: Mineral waters of Serbia and development of phototrophic microbial communities near points of emergence and on wellheads Phototropic microorganisms in thermal mats had not attracted enough attention in Serbia in the past. The research presented in this paper is the first to address biofilms at selected occurrences of mineral water in Serbia (Bogatić, Metković and Belotić in the Mačva District as well as Radaljska Banja, Lukovska Banja and Vranjska Banja) (in Serbian, banja denotes a spa town). The study period is from 2014 to 2016. The temperatures of the studied occurrences are in the 30-93.9 °C range and the chemical composition corresponds to the HCO 3 − -Na + +K + and SO 4 2− , HCO 3 − -Na + +K + types of mineral water. One of the objectives was to examine the condition of wellheads (incrustation, biofouling and corrosion), focusing on the presence of phototrophic microorganisms whose metabolites may lead to changes in mineral water quality, yield and chemistry. Analysis by light and scanning electron microscopy provides insight into the diversity of phototrophic microorganisms that populate biofilms near the points of emergence and on wellhead. The research reveals the presence of representatives of three groups of phototrophic microorganisms: Cyanobacteria, Chlorophyta and Bacillariophyta. Cyanobacteria were the most numerous, dominated by the order Oscillatoriales with ten recorded genera, of which Leptolynbgya and Phormidium feature the largest numbers of species. The order Chroococcales are the second most numerous, with seven recorded genera, of which gloeocapsa and Synechocystisare the most noteworthy. The largest numbers of representative taxa were noted at Radaljska Banja and Vranjska Banja, where mineral waters originate from , HCO 3 − -Na + +K + tipe mineralne vode. Eden od ciljev raziskave je bil proučevati razmere na ustjih vrtin (inkru stacija, obrast in korozija) in se še posebej posvetiti navzočnosti fototrofnih mikroorganizmov, katerih metaboliti lahko spremenijo kakovost, izdatnost in kemizem mineralnih vod. Z analizo slik s svetlobnim in vrstičnim elektronskim mikroskopom lahko podrobneje spoznamo raznolikost fototrofnih organizmov, ki sestavljajo biofilme na mestih izvirov in na ustjih vrtin. Raziskava je pokazala obstoj predstavnikov treh skupin fototrofnih mikroorganizmov: cianobakterij ter predstavnikov debel Chlorophyta in Bacillariophyta. Cianobakterije so bile najbolj številčne, prevladovali so osebki reda Oscillatoriales z desetimi ugotovljenimi rodovi, od katerih je bilo največje število vrst iz rodov Leptolynbgya in Phormidium. Red Chroococcales je bil s sedmimi zabeleženimi rodovi drugi najbolj številčen, prevladovala sta gloeocapsa in Synechocystis. Največreprezentativnih taksonov je bilo v Radaljski Banji in Vranjski Banji, kjer mineralne vode izvirajo iz litostratigrafskih
Investigations focusing on wellhead encrustations within select zones of emergence of mineral water, in different hydrogeological provinces, were conducted from 2014 to 2017 in Serbia. They included: well BB-1 in Bogatić (Inner Dinaric Alps of western Serbia), wells LB-4 and LB-5 in Lukovska Banja (Šumadija-Kopaonik-Kosovo Province), and wells VG-2 and VG-3 in Vranjska Banja (Serbian Crystalline Core). The studied occurrences belong to the group of hot mineral waters, with temperatures ranging from 62°C to 93.9°C, and total dissolved solids (TDS) from 600 to 1267 mg/L. They are mildly acidic to mildly alkaline (pH 6.6 -8.0) and their genetic types are HCO 3 --Na + +K + (Bogatić and Lukovska Banja) and SO 4 2-, HCO 3 --Na + +K + (Vranjska Banja). Macroscopic, optical and diffraction assessment revealed that the encrustations comprised calcite and aragonite minerals, along with some local quartz, muscovite, albite and clinochlore. The conclusion was that there was a predominant presence of calcium carbonate in all the occurrences, represented by crystalline calcite grains, characteristically birefractive, and dark, semitranslucent grains in the form of microcrystalline calcite highly stained by iron hydroxides (Bogatić), as well as crystalline calcite with radially developed carbonate -aragonite (Lukovska Banja) and rod-like and filamentous aggregates of aragonite and calcite, highly translucent in places (Vranjska Banja).The texture of the samples exhibits alternating horizontal or wavy carbonate laminae. In Vranjska Banja, they include thin micritic to medium crystalline laminae and laminae composed of aggregates of aragonite needles in the form of bunch. In Bogatić and Lukovska Banja, there are thick micritic and highly porous laminae, 0.025 to 1 mm thick, or interlayers of a coarser crystalline structure. Apart from encrustations, all the occurrences exhibit phototrophic microbial mats, which were analyzed by scanning electron microscopy. The onset and progress of encrustation are primarily influenced by the physical and chemical composition of the mineral water (T, pH, TDS, HCO 3 -, Ca 2+ , CO 2 , etc.), as corroborated by hydrogeochemical modeling software PHREEQC 3.4.0. In addition, phototrophic biofilms might be contributing to the creation and accumulation of minerals in the encrustations.
R azvoj mikroorganizama je veoma česta pojava u konstruisanim sistemima, te tako i u vodozahvatnim objektima podzemnih (mineralnih) voda, koji mogu biti uzročnici ozbiljnih problema za rešenje inženjerskih poduhvata, obzirom da je poznato da doprinose razvoju ili ubrzavanju korozije, tj. procesu poznatom kao biokorozija ili mikrobiološki indukovana korozija [1 -4]. Proizvodi metabolizma mikroorganizama, kao što su enzimi koji su aktivni unutar matrice egzopolisaharida, te organske ili neorganske kiseline, ispraljiva jedinjenja, kao što su NH 3 ili H 2 S, deluju na metalne konstrukcije [5] izazivajući fizičku degradaciju materijala, čija sanacija uzrokuje ozbiljne finansijske gubitke.
Tokom 2017. godine, izvršena je procena mikrobiološkog i biohemijskog diverziteta slanih lekovitih voda Slankamen banje na prisusvo ciljanih fizioloških grupa bakterija primenom sistema od 6 reakcionih testova biološke aktivnosti (BART): IRB, SRB, HAB, DN, SLYM i FLOR biotestova, koje potiču iz sredine karstno-pukotinskog tipa izdani predstavljenog petrografskim varijatetima litotamnijskih, ceritskih i peskovitih krečnjaka pliocenske i miocenske starosti, čiji položaj u vertikalnom profilu Zemljine kore je diskordantam preko krečnjaka i serpentinita anizijskog i ladinskog kata. Uz prethodno definisan fizičkohemijski sastav slanih lekovitih voda, koji ukazuje da pripadaju Na + -Cltipu vodu, kao i veoma mineralizovanim, hladnim i slabo alkalnim vodama, uz povišene koncentracije balneološki značajanih elemenata: Sr 2+ , Ji B 3+ , izvršena su detaljna osmtranja BART biodetektora. Detektovana je visoka biohemijska aktivnost anaerobnih fermentacionih bakterija i aerobnih gvožđe oksidera, pri čemu je bilo procenjeno aproksimativno po danu reakcije 2.200 potencijalno aktivnih ćelija po mL vode. Detektovane su i sulfatoredukujuće bakterije srednje biohemijske aktivnosti, dok je prisustvo denitrifikacionih i bakterija uzorčnika biozarastnja kroz produkciju ekstracelularnih polisaharida karakterisala niska biohemijska aktivnost. Primenom softvera BART SOFT V-6 procenjen je rizik od razvoja procesa biokorozije i biozarastanja vodozahvatnog objekta "B-1"("Slanjača"), te potencijalni zdravstveni rizik, čime je ustanovljen mogući razvoj isotimenih procesa, kao i minimalni zdravstveni rizik prilikom korišćenja slanih mineralnih voda u balneoterpaijske svrhe, kao i odsustvo Pseudomonas (fluorescences i aeruginosa) bakterija u FLOR BART biodetektoru, uzročnika hidričnih bolesti.
neraloških, hidrogeoloških i drugih karakteristika, čija akumulacija i obnavljenje se obavlja u izdani sa nivoom pod pritiskom predstavljenom petrografskim varijatetima paleozojskih škriljica sa sočivima mermera (Vrnjačka banja) i eocenskim peščarima (Metkovića), pri čemu je magmatska aktivnost i prateći vulkanski ekvivalenti indikator povišene temperature i sadržaja CO2 termomineralnih voda. Na osnovu prethodno definisanog fizičko-hemijskog sastava, zaključeno je da ispitivane pojave pripadaju HCO3-Na + osnovnom jonskom tipu, hipotermama (Vrnjačka banja-27.0°C) i hipertermama (Metković-59.8°C), neutralnim (pH 7.0), dobro mineralizovanim (Vrnjačka banja-2009 mg/L; Metković-1082 mg/L), kao i ugljokiselim vodama, barem kada je reč o pojavi u Vrnjačkoj banji (CO2-1120.0 mg/L). Odabrane pojave termomineralnih voda su zbog navedenih posebnosti i značaja i mikrobiološki analizirane, pri čemu su detektovani predstavnici aerobnih gvožđevitih i anaerobnih bakterija, niske biohemijske aktivnosti. Sulfatoredukujuće, heterotrofne, sluz produkujuće, respiratorne denitrifikacione i fluoresentne Pseudomonas vrste nisu detektovane. Dnevnim posmatranjem signaturnih reakcija u sistemu BART biodetektora i primenom softvera BART-Soft v-6, prognozirani rizik od biokorozije, biozarastanja-biofilma, kao i zdavstveni rizik ovih pojava je ocenjen kao nizak, ali se preporučuje povremeno testiranje ispitivanih termomineralnih voda na ciljane fiziološke grupe bakterija i redovna provera sanitarno-higijenske ispravnosti.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.