COMPOSITION OF HYDROCARBONS IN CARBONACEOUS MINERAL WATERS
DOI:
https://doi.org/10.25635/2313-1586.2025.01.089Keywords:
carbonaceous mineral waters, hydrocarbons, organic matter, genesis, supercritical fluid CO2, Shmakovka, anthropogenic pollutionAbstract
The study of hydrocarbons and their derivatives in carbonaceous mineral waters is of considerable interest because the carbon dioxide, being in a supercritical state, can form a unique composition of organic matter in groundwater. In the paper, the composition of organic components of medium volatility in carbonaceous mineral waters is considered, using the example of the Shmakovka springs, located in the Primorsky region (Russian Far East). A variety of hydrocarbons and their derivatives were found in Shmakovskiye carbonic waters by solid-phase extraction, performed at the sampling site using a field unit, and capillary gas chromatography combined with mass spectrometry. The identified compounds have molecular weights between 90 and 550 dalton and volatilities between 70 and 550 ℃. The identified components are dominatingly aliphatic hydrocarbons, mainly represented by normal and branched alkanes. Oxygenated organic compounds (carboxylic acids, esters, aldehydes and alcohols) are of minor importance and aromatic hydrocarbons, including arenes, polycyclic aromatic hydrocarbons and heteroaromatic compounds, are not widespread. The organic compounds identified are probably of bacterial origin, including the transformation of residues of organic nature of microbiological genesis under the action of supercritical fluid CO2. In addition, the mineral waters of the Vostochno-Ussursky area are suspected of being anthropogenically influenced. This is suggested because of the presence of chlorinated hydrocarbons and phthalates in the organic matter, the molecular weight distribution characteristics of normal alkanes, and microbiological studies previously carried out by others. The results obtained can be used by balneological services to identify compounds that are beneficial or harmful to the human body. In addition, data from analyses of trace organic impurities can be used to detect anthropogenic contamination of mineral waters used for human treatment.
References
Абрамов В.Ю., 2014. Формирование органического химического состава углекислых минеральных вод Ессентукского и Нагутского месторождений. Разведка и охрана недр, № 5, С. 47–51.
Плюснин А.М., Украинцев А.В., Чернявский М.К., 2018. Органическое вещество в углекислых минеральных водах Витимского плоскогорья и Восточного Саяна. Геологическая эволюция взаимодействия воды с горными породами. Под ред. Л.В. За-маны, С.Л. Шварцева. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, С. 68–71. DOI: 10.31554/978-5-7925-0536-0-2018-68-71.
Украинцев А.В., Плюснин А.М., 2020. Алифатические углеводороды углекислых минеральных и азотных термальных вод Западного Забайкалья. Геологическая эволюция взаимодействия воды с горными породами. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, С. 179–183. DOI: 10.31554/978-5-7925-0584-1-2020-179-183.
Украинцев А.В., Плюснин А.М., Чернявский М.К., 2024. Формирование газового, микроэлементного состава и растворенных органических веществ в железистых минеральных водах Западного Забайкалья. Геохимия, Т. 69, № 6, С. 562–576. DOI: 10.31857/S0016752524060069.
Швец В.М., Кирюхин В.К., 1974. Органические вещества в минеральных лечебных водах. Бюл. МОИП. Отделение геологии, № 6, С. 83–96.
Шпейзер Г.М., Васильева Ю.К., Гановичева Г.М., Минеева Л.М., Родионова В.А., Ломоносов И.С., Ванг Янсинь, 1999. Органические вещества в минеральных водах горноскладчатых областей центральной Азии. Геохимия, № 3, С. 302–311.
Абрамов В.Ю., Пятаев А.А., 2021. Возможность формирования углеводородных систем термометаморфического генезиса и роль гидротермальных сверхкритических флюидов. Нефтегазовая геология. Теория и практика, Т. 16, № 1, С. 8. DOI: 10.17353/2070-5379/4_2021.
Калитина Е.Г., Харитонова Н.А., Челноков Г.А., Вах Е.А., 2015. Микробиологический состав углекислых минеральных вод Приморского края (распространение, численность бактерий, условия их обитания). Вестник ДВО РАН, № 5, С. 53–62.
Челноков Г.А., Харитонова Н.А., Брагин И.В., 2013. Состав и генезис газов углекислых минеральных вод юга Дальнего Востока России. Известия высших учеб-ных заведений. Геология и Разведка, № 5, С. 42–46.
Чудаева В.А., Чудаев О.В., Челноков А.Н., Эдмундс У.М., Шанд П., 1999. Минеральные воды Приморья (химический аспект). Владивосток: Дальнаука, 163 с.
Kharitonova N.A., Chelnokov G.A., Chudaev O.V., Bragin I.V., 2015. Ground-water at Shmakovka Spa: Chemical Composition and Element Sources. Journal of Water Resource and Hydraulic Engineering, Vol. 4, № 2, P. 126–130. DOI: 10.5963/JWRHE0402001.
Потурай В.А., 2016. Органическое вещество в холодных подземных водах районов азотных терм Приамурья. Региональные проблемы, Т. 19, № 4, С. 59–66.
Потурай В.А., 2022. Органическое вещество и молекулярно-массовое распределение углеводородов в Анненских термальных водах (Дальний Восток, Россия). Геология и Геофизика, Т. 63, № 10, С. 1352–1368. DOI: 10.15372/GiG2021150.
Потурай В.А., 2017. Состав и распределение н-алканов в азотных термах Дальнего Востока России. Тихоокеанская геология, Т. 36, № 4, С. 109–119.
Потурай В.А., 2010. Сравнение химического состава термальных, сточных и грунтовых вод Кульдурского района. Региональные проблемы, Т. 13, № 2, С. 92–96.
Потурай В.А., Строчинская С.С., Компаниченко В.Н., 2018. Комплексная биогеохимическая характеристика термальных вод Тумнинского месторождения. Региональные проблемы, Т. 21, № 1, С. 22–30.
Потурай В.А., 2024. Применение метода твердофазной экстракции при исследовании органического вещества в гидротермальных системах Дальнего Востока России. Региональные проблемы, Т. 27, № 4, С. 30–48. DOI: 10.31433/2618-9593-2024-27-4-30-48.
Украинцев А.В., Плюснин А.М., 2019. Применение метода твердофазной экстракции для анализа состава растворенных органических веществ в углекислых минеральных водах. Байкальская молодежная научная конференция по геологии и геофизике. Улан-Удэ: Геологический институт СО РАН, С. 90–92.
Randazzo A., Folino A., Tassi F., Tatàno F., Rosa S., Gambioli A., 2022. Vola-tile organic compounds from green waste anaerobic degradation at lab-scale: evolution and comparison with landfill gas. Detritus, Vol. 19, P. 63–74. DOI: 10.31025/2611-4135/2022.15188.
Hunt J.M., 1979. Petroleum geochemistry and geology. San Francisco: W.H. Freeman and Company, 617 p.
Потурай В.А., 2024. Проблемы инструментального анализа состава органических соединений в природных водах. Региональные проблемы. Т. 27, № 3, С. 74–76. DOI: 10.31433/2618-9593-2024-27-3-74-76.
Umoh U.U., Li L., He J., Chen L., Dong L., Jia G., Lahajnar N., Massoth G., Schwarz-Schampera U., 2021. Unusual aliphatic hydrocarbon profiles at hydrothermal vent fields of the Central and Southeast Indian Ridges and Mid-Indian Basin. Deep-Sea Research Part II, Vol. 194, # 104996. DOI: 10.1016/j.dsr2.2021.104996.
Wang B., Yang J., Jiang H., Zhang G., Dong H., 2019. Chemical composition of n-alkanes and microbially mediated n-alkane degradation potential differ in the sediments of Qinghai-Tibetan lakes with different salinity. Chem. Geol, Vol. 524, P. 37–48. DOI: 10.1016/j.chemgeo.2019.05.038.
