ORGANIC MATTER IN CARBONACEOUS MINERAL WATERS OF THE SHMAKOVKA FIELD, FAR EAST, RUSSIA

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Original data were obtained on the composition of organic compounds of medium volatility and their content in cold carbonaceous mineral waters of the Shmakovka deposit in Primorsky Krai. Using capillary gas chromatography-mass spectrometry and solid-phase extraction, a number of organic components were identified, forming 16 homological series. The predominance of aliphatic hydrocarbons (HC) (mainly normal alkanes and isoalkanes) in carbonaceous waters was revealed, accounting for more than half of the sum of all organic compounds. The remaining compounds are represented by oxygen-containing and aromatic compounds (the latter are insignificantly distributed). According to the molecular weight distribution of the saturated HCs, the organic matter (OM) in the studied waters is of bacterial origin. The presence of aromatic HCs is probably due to the action of the supercritical fluid CO2. In addition, one of the Shmakovskoye field sites is likely to be under anthropogenic pressure due to the presence of Cl-HCs and high phthalate concentrations.

About the authors

V. A. Poturay

Institute for Complex Analysis of Regional Problems FEB RAS

Author for correspondence.
Email: poturay85@yandex.ru
Sholem-Aleichem str., 4, Birobidzhan, 679000 Russia

References

  1. Абрамов В.Ю. (2014) Формирование органического химического состава углекислых минеральных вод Ессентукского и Нагутского месторождений. Разведка и охрана недр. (5), 47–51.
  2. Абрамов В.Ю., (2015) Формирование химического состава подземных вод в экстремальных термодинамических условиях. Дис. … докт. геол.-мин. наук. Москва: МГРИ, 192 с.
  3. Абрамов В.Ю. (2013) Формирование химического состава подземных вод в экстремальных термодинамических условиях (на примере Нагутского месторождения углекислых минеральных вод). Недропользование XXI век. (5), 67–71.
  4. Абрамов В.Ю., Вавичкин А.Ю. (2010) Особенности формирования термогазохимического состава минеральных вод Ессентукского месторождения. Разведка и охрана недр. (10), 27–32.
  5. Абрамов В.Ю., Пятаев А.А. (2021) Возможность формирования углеводородных систем термометаморфического генезиса и роль гидротермальных сверхкритических флюидов. Нефтегазовая геология. Теория и практика. 16 (1), 8.
  6. Альтовский М.Е., Быкова Е.Л., Кузнецова З.И., Швец В.М. (1962) Органические вещества и микрофлора подземных вод и их значение в процессе нефтеобразования. М.: Гостоптехиздат, 295 с.
  7. Артеменко А.И. (2002) Органическая химия: учебник для строительной специальности вузов. М.: Высш. Шк., 559 с.
  8. Барс Е.А., Коган С.С. (1973) Методическое руководство по исследованию органических веществ подземных вод нефтегазоносных областей. М.: Недра, 128 с.
  9. Богатков Н.М. (1960) Минеральные источники Амурского бассейна. Амурский сборник 2. Хабаровск: Хабаровское книжное изд-во, 20–38.
  10. Вартанян Г.С. (1977) Месторождения углекислых вод горно-складчатых регионов. М.: Недра, 285 с.
  11. Василенко Ю.К. (1965) Некоторые итоги изучения влияния органических веществ минеральных вод на органы пищеварения. Вопросы курортного лечения больных с заболеваниями органов пищеварения. 32–42.
  12. Гановичева Г.М. (1969) Органические вещества в минеральных водах Прибайкалья. Автореф. дис. …канд. хим. наук. Иркутск, 24 с.
  13. Гаретова Л.А. (2013) Углеводороды в лагунном эстуарии татарского пролива. Известия ТИНРО. 172, 196–207.
  14. Гидрогеология СССР. Т. 23. Хабаровский край и Амурская область (1971). М.: Недра, 405 с.
  15. Горбатый Ю.Е., Бондаренко Г.В. (2007) Сверхкритическое состояние воды. Сверхкритические флюиды. Теория и практика. (2), 5–19.
  16. Деркачева Л.Н., Косолапов А.Б., Демеев Я.А., Скачков О.А., Галенко Е.В. (2017) Курорт Шмаковка: история и современность. Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. (1), 62–66.
  17. Иванов В.В., Невраев Г.А. (1964) Классификация минеральных вод. М.: Недра, 167 с.
  18. 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), 53–62.
  19. Каюкова Г.П., Киямова А.М., Романов Г.В. (2012) Гидротермальные превращения асфальтенов. Нефтехимия. 52 (1), 7–16.
  20. Кирюхин В.К., Мелькановицкая С.Г., Швец В.М. (1976) Определение органических веществ в подземных водах. М.: Недра, 190 с.
  21. Клюев Н.А., Бродский Е.С. (2002) Современные методы масс-спектрометрического анализа органических соединений. Российский химический журнал. 46 (4), 57–63.
  22. Крылов В.А., Волкова В.В. (2015) Источники систематических погрешностей при газохроматографическом определении диалкил-о-фталатов в воде. Журнал аналитической химии. 70 (5) 510–516.
  23. Лебедев А.Т. (2003) Масс-спектрометрия в органической химии. М.: Бином. Лаборатория знаний, 493 с.
  24. Лифшиц С.Х., Чалая О.Н. (2010) Возможный механизм образования нефти в потоке сверхкритического флюида на примере диоксида углерода. Сверхкритические флюиды. Теория и практика. (2), 44–55.
  25. Макеров Я.А. (1938) Минеральные источники Дальневосточного края. Вестник ДВ Филиала АН СССР. (28/1), 132 с.
  26. Маринов Н.А., Пасека И.П. (1972) Трускавецкие минеральные воды. М.: Недра, 325 с.
  27. Минеральные воды Дальнего Востока (1999). Владивосток: филиал ДНЦ физиолог. и патолог. дыхания СО РАМН (под ред. Е.М. Иванова, Э.А. Эндаковой, М.В. Антонюк), 457 с.
  28. 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. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 68–71.
  29. Потурай В.А. (2018) Органическое вещество в гидротермальных системах разных типов и обстановки. Известия ТПУ. Инжиниринг георесурсов. 329 (11), 6–16.
  30. Потурай В.А. (2022) Органическое вещество и молекулярно-массовое распределение углеводородов в Анненских термальных водах (Дальний Восток, Россия). Геология и Геофизика. 63 (10), 1352–1368.
  31. Потурай В.А. (2024а) Применение метода твердофазной экстракции при исследовании органического вещества в гидротермальных системах Дальнего Востока России. Региональные проблемы. 27 (4), 30–48.
  32. Потурай В.А. (2024б) Проблемы инструментального анализа состава органических соединений в природных водах. Региональные проблемы. 27 (3), 74–76.
  33. Потурай В.А. (2017) Состав и распределение н-алканов в азотных термах Дальнего Востока России. Тихоокеанская геология. 36 (4), 109–119.
  34. Пошибаева А.Р. (2015) Биомасса бактерий как источник углеводородов нефти. Дис. …канд. хим. наук.. М.: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 124 с.
  35. Сваровская Л.И., Серебренникова О.В., Дучко М.А., Стрельникова Е.Б., Русских И.В. (2017) Изменение состава битуминозных компонентов низинного торфа при стимулированном микробном воздействии. Химия твердого топлива. (2), 3–13.
  36. Соболева Е.Б. (2013) Термогидродинамика сверхкритических флюидов при наличии температурных неоднородностей. Сверхкритические флюиды. Теория и практика. (4), 62–77.
  37. Строева А.Р., Гируц М.В., Кошелев В.Н., Гордадзе Г.Н. (2013) Бактериальный синтез н-алканов с нечетным числом атомов углерода в молекуле. Нефтехимия. 53 (5), 374–377.
  38. Cтроева А.Р., Гируц М.В., Кошелев В.Н., Гордадзе Г.Н. (2014) Моделирование процессов образования нефтяных углеводородов-биомаркеров путем термолиза и термокатализа биомассы бактерий. Нефтехимия. 54 (5), 352–359.
  39. 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 во БНЦСО РАН, 179–183.
  40. 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, 90–92.
  41. 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. 69 (6), 580–594.
  42. Ukraintsev A.V., Plyusnin A.M., Chernyavskii M.K. (2024) Ferruginous Mineral Waters of Western Transbaikalia: Formation of Gas, Trace Elements, and Dissolved Organic Matter Composition. Geochem. Int. 62 (6), 659–673.
  43. Федяева О.Н., Востриков А.А., Антипенко В.Р., Шишкин А.В., Колобов В.И., Сокол М.Я. (2016) Роль сверхкритической воды и пирита в превращениях пропилена. Сверхкритические флюиды. Теория и практика. (3), 17–33.
  44. Харитонова Н.А. (2013) Углекислые минеральные воды Северо-Востока Азии: происхождение и эволюция. Дис. … докт. геол.-мин. наук. Томск: ТПУ, 324 с.
  45. Челноков А.Н. (1997) Подземные минеральные воды Приморского края. Распространение и особенности формирования. Дис. … канд. геол.-мин. наук. Иркутск: ИЗК СО РАН, 165 с.
  46. Челноков А.Н., Челноков Г.А. (1999) Геологическая характеристика месторождения минеральных вод Шмаковка. Шмаковские минеральные воды. Владивосток, 82–101.
  47. Челноков Г.А., Харитонова Н.А. (2008) Углекислые минеральные воды юга Дальнего Востока России. Владивосток: Дальнаука, 165 с.
  48. Челноков Г.А., Харитонова Н.А., Брагин И.В. (2013) Состав и генезис газов углекислых минеральных вод юга Дальнего Востока России. Известия Высших Учебных Заведений. Геология и Разведка. (5), 42–46.
  49. Челнокова Б.И. (2009) К вопросу о мониторинге минеральных вод Дальнего Востока. Здоровье. Медицинская экология. Наука. (4–5), 195–197.
  50. Чудаева В.А., Чудаев О.В., Челноков А.Н., Эдмундс У.М., Шанд П. (1999) Минеральные воды Приморья (химический аспект). Владивосток: Дальнаука, 163 с.
  51. Шапиро С.А. (1967) Вопросы формирования органических микрокомпонентов слабоминерализованных вод нефтяных районов западных областей Украины. Органическое вещество подземных вод и его значение для нефтяной геологии. М.: ВНИИОЭНГ, 178–188.
  52. Швец В.М., Кирюхин В.К. (1974) Органические вещества в минеральных лечебных водах. Бюл. МОИП. Отделение геологии. 6, 83–96.
  53. 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), 302–311.
  54. Shpeizer G.M., Vasil’eva Yu.K., Ganovicheva G.M., Mine-eva L.M., Rodionova V.A., Lomonosov I.S., Yansin W. (1999) Organic matter in the mineral waters of orogenic regions of Central Asia. Geochem. Int. 37 (3), 259–267.
  55. Шпейзер Г.М., Смирнов А.И., Хуторянский В.А., Минеева Л.А., Родионова В.А. (2006) Новые данные о составе органических веществ в минеральных водах. Современные проблемы науки и образования. (2), 62–64.
  56. Щербак В.П., Зеленина Т.Ю. (1972) Об органических веществах лечебных минеральных вод. Вопросы: курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. (4), 361–364.
  57. Andrade-Eiroa A., Canle M., Leroy-Cancellieri V., Cerda V. (2016) Solid phase extraction of organic compounds: a critical review. Part II. Trends in Analytical Chemistry. 80, 655.
  58. Bray E.E., Evans E.D. (1961) Distribution of n-paraffines as a clue to recognition of source beds // Geochim. Cosmochim. Acta. 22 (1), 2–15.
  59. Bush R.T., McInerney F.A. (2013) Leaf wax n-alkane distributions in and across modern plants: Implications for paleoecology and chemotaxonomy. Geochim. Cosmochim. Acta. 117, 161–179.
  60. Gonzalez-Barreiro C., Cancho-Grande B., Araujo-Nespereira P., Cid-Fernandez J.A., Simal-Gandara J. (2009) Occurrence of soluble organic compounds in thermal waters by ion trap mass detection. Chemosphere. (75), 34–47.
  61. Hunt J.M. (1979) Petroleum geochemistry and geology. San Francisco: W.H. Freeman and Company, 617 p.
  62. Kharitonova N.A., Chelnokov G.A., Chudaev O.V., Bragin I.V. (2015) Groundwater at Shmakovka Spa: Chemical Composition and Element Sources. Journal of Water Resource and Hydraulic Engineering. 4 (2), 126–130.
  63. Kompanichenko V.N., Poturay V.A., Rapoport V.L. (2010) Organic matter in hydrothermal systems on the Russian Far East in the context of prebiotic chemistry. Origins of life and evolution of biospheres. 40 (6), 516–517.
  64. Liang P., Xu J., Li Q. (2008) Application of dispersive liquid-liquid microextraction and high-performance liquid chromatography for the determination of three phthalate esters in water samples. Anal. Chim. Acta. 609 (1), 53–58.
  65. Meyers P.A. (2003) Applications of organic geochemistry to paleolimnological reconstructions: a summary of examples from the Laurentian Great Lakes. Org. Geochem. 34, 261–289.
  66. Mustafa M.F., Liu Y., Duan Z., Guo H., Xu S., Wang H., Lu W. (2017) Volatile compounds emission and health risk assessment during composting of organic fraction of municipal solid waste. J. Hazard. Mater. 327, 35–43.
  67. Psillacis E., Kalogerakis N. (2003) Hollow-fibre liquid-phase microextraction of phthalate esters from water. J. Chromatogr. A. 999 (1–2), 145–153.
  68. Randazzo A., Folino A., Tassi F., Tatàno F., Rosa S., Gambioli A. (2022) Volatile organic compounds from green waste anaerobic degradation at lab-scale: evolution and comparison with landfill gas. Detritus. 19, 63–74.
  69. Regueiro J., Llompart M., Garcia-Jares C., Garcia-Monteagudo J.C., Cela R. (2008) Ultrasound-assisted emulsification-microextraction of emergent contaminants and pesticides in environmental waters. J. Chromatogr. A. 1190 (1–2), 27–38.
  70. Shorland F.B. (1954) Occurrence of fatty acids with uneven-numbered carbon atoms in natural fats. Nature. (174), 603.
  71. Soniassy R., Sandra P., Schlett C. (1994) Water analysis: Organic micropollutants. Germany: Hewlett-Packard Company, 278 p.
  72. 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. 194, 104996.
  73. 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. 524, 37–48.
  74. Zhang Y., Lee H. (2013) Low-density solvent-based vortex-assisted surfactant-enhanced-emulsification liquid-liquid microextraction combined with gas chromatography-mass spectrometry for the fast determination of phthalate esters in bottled water. J. Chromatogr. A. 1274, 28–35.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».