книги из ГПНТБ / Швец В.М. Органические вещества подземных вод

а раствором 1,0—2,5% от общего содержания органических ве­ ществ в породах. Битумы также в большинстве случаев лучше экстрагировались соленым раствором, чем водой. Авторы отмечают, что сравнительно слабая экстракция водорастворимых битумов водой и раствором при температурах 20 и 100° С свидетельствует об их достаточно прочной связи с глинистыми частицами. Лишь при температуре 200° С процент извлечения битумов из глины и аргиллита увеличивался и составлял от 21,4 до 73,5.

Следует отметить, что рассмотренные опыты проводились с ис­ кусственными растворами, лишенными органического вещества. В то же время в природе имеет место взаимодействие между поро­ дами и подземными водами, в которых уже присутствует органи­ ческое вещество. Поэтому в природных условиях протекают более сложные процессы, при которых органическое вещество вод также является активным участником этих процессов. Нами совместно с Е. Л. Быковой были проведены экспериментальные исследования по изучению взаимоотношений между органическими веществами

циево-магниевый (0,3 г/л); гидрокарбонатно-хлоридно-сульфатно- кальциево-натриево-магниевый (0,3 г/л); гидрокарбонатно-хло- ридно-натриевый (3,2 г/л); сульфатно-кальциево-магниево-натрие- вый (4,0 г/л); хлоридно-натриево-кальциево-магниевый (7,0 г/л); хлоридно-натриевый (15,7 г/л) и хлоридно-натриево-кальциевый (253,6 г/л). Большинство вод было отобрано из родников и сква­ жин, один тип вод (гидрокарбонатно-хлоридно-натриевый) был приготовлен искусственно, и, кроме того, был применен дистиллят. Проводилось две серии опытов. Первая из них заключалась в ин­ тенсивном встряхивании на механической мешалке измельченной

Большая часть пород подвергалась одновременной обработке как первым, так и вторым способами. Порода измельчалась и просеи­ валась на ситах. Для опытов отбиралась фракция с размером ча­ стиц от 7 до 15 мм. Соотношение воды и породы устанавливалось для всех опытов 6 : 1 . Для встряхивания бралось 150 г породы и 900 мл воды, а для фильтрации 400—500 см3 породы и 3 л воды. Встряхивание на механической мешалке продолжалось непре­ рывно в течение 12 часов. Фильтрация проводилась при нисходя­

и водах непродуктивных отложений нефтегазовых месторождений. Влияние этих факторов наблюдалось в природных условиях и про­ верялось в лабораториях.

М. И. Гербер [61], например, проводила экспериментальные ис­ следования по выяснению роли изменения температуры. Ею уста­ новлено, что для бензола растворимость при температуре 107,4° С составляет 507 мг на 100 г воды, а при температуре 300° С — уже 14,6 г на 100 г воды, т. е. соответственно в 3,3 и в 84 раза больше, чем растворимость бензола при 0°С.

установлено, что с ростом температуры от нормальных условий до 250—280° С растворимость углеводородов (парафиновых и арома­ тических) возрастает в 20—25 раз. С приближением к области температур в 300° С их растворимость увеличивается еще более резко.

Давление не оказывает существенного влияния на раствори­ мость в воде жидких углеводородов (при 200 кгс/см2 раствори­ мость пентана повышается всего на 6%), но оно резко повышает растворимость газообразных углеводородов, что в свою очередь повышает растворимость жидких углеводородов.

Известно, что углеводороды нефти способны растворять или диспергировать некоторые смолы, эфирные масла, высокомолеку­ лярные соединения и т. д. [153].

Опыты по изучению водорастворимого вещества нефти, прове­ денные во ВСЕГИНГЕО А. А. Смирновой [171], свидетельствуют о том, что в дистиллированную воду при встряхивании в течение двух часов из нефтей с удельным весом от 0,819 до 0,897 перехо­ дит всего лишь 0,8—7,7 мг/л Со р г .- Органическое вещество пред­ ставлено главным образом маслами (55—75%) и смолами (3— 23%), извлекаемыми из воды хлороформом, а также спиртовыми смолами (до 25%) и гумусовыми веществами (до 20%), извлека­ емыми из воды изобутиловым спиртом. Из нефти в воду переходит сравнительно много азотистых веществ (0,3—0,8 мг/л N0 pr.), ко­ личество которых достигает 10% от содержания азота в нефти.

Нами совместно с Е. Л. Быковой проводились опыты по взаи­

тяном месторождении Норио в Восточной Грузии с глубины 922— 992 м. Ее относительная плотность 0,894, количество смол в нефти 37%, парафина 0,73% и легких фракций (отгон до 300°С) 54,7%. Результаты опытов приведены в табл. 73.

нее углеводородов, сохраняла свой групповой состав люминесци­ рующих органических веществ, причем в ней увеличилось содер­ жание главным образом нейтральных и кислых смол. Из сульфат-

ются нефтью углеводороды и гумусовые вещества, а в самой воде, судя по высоте столба на капиллярных вытяжках, увеличивается содержание нейтральных и кислых смол. Нефть полностью адсор­ бирует гумусовые вещества из рассола (253,6 г/л), а вода интен­ сивно обогащается углеводородами и кислыми смолами, при этом содержание С0 Р г. увеличивается от 5,2 до 12,4 мг/л..

Таким образом, опыты по взаимодействию природных подзем­ ных вод с нефтью, как и опыты с породами, показали сложные качественные взаимопереходы водорастворимых органических ве­ ществ при некотором количественном обогащении вод водораство­ римыми веществами нефтей.

Следует отметить, что если в природе имеет место общее влия­ ние природных факторов на обогащенность подземных вод, то в каждом отдельном случае каждый отдельный фактор должен быть рассмотрен индивидуально вне наложения других факторов, часто действующих в обратную сторону. Поэтому в разных рай­

вещество подземных вод в целом находится в неустойчивом фи­ зико-химическом состоянии, чему способствует непрерывное дейст­ вие вышеизложенных (и других) природных факторов.

З А К Л Ю Ч Е Н И Е

При геохимическом изучении подземных вод невозможно не учитывать сравнительно небольшой по величине, но исключительно важной по значению органической их составляющей. В известном равновесии В. И. Вернадского:

тому назад, уже накоплен весьма интересный фактический мате­ риал. Он позволяет судить о порядке величин концентраций орга­ нических веществ в разных типах подземных вод, преобладании в них тех или иных классов органических соединений, количествен­ ном содержании некоторых групп и индивидуальных соединений, формах существования их в подземных водах и т. п. Принципи­ ально решен вопрос о взаимосвязи между органическими вещест­ вами подземных вод и органическими веществами других находя­ щихся в сфере кругооборотов воды природных объектах — поро­ дах, почвах, нефтях и др.

В институте ВСЕГИНГЕО в результате региональных исследо­

туте, выполнено более 5 тысяч различных анализов органических веществ в подземных водах. В результате установлено, что общее количество органических веществ наиболее полно выражается суммой органического углерода (Со р г. общ.) трех основных групп органических соединений — нелетучих (С0 рг. нелет.), летучих ней­

тральных И ОСНОВНЫХ (Сорг. ЛЄТ.) И ЛетуЧИХ К И С Л О Т (Сорг. кислот).

Такое выражение общей суммы водорастворенных органических веществ вызвано тем, что в настоящее время еще нет достаточно на-

лее обогащены органическим веществом приконтурные воды неф­

органического вещества этих вод, вероятно, одинакова. Об этом свидетельствуют очень близкие соотношения трех групп органиче­

в составе растворенного органического вещества низкомолекуляр­ ных органических кислот.

На содержание и распределение органических веществ в под­ земных водах влияет большое число различных природных факто­ ров. Среди них следует назвать нефтегазоносность пород и их обогащенность рассеянным органическим веществом, биохимические, физико-химические, термо- и гидродинамические, геологические, палеогидрогеологические, физико-географические и другие факторы.

Общее количество органических веществ в подземных водах достаточно велико. Так, если не считать максимальных содержа­ ний органического вещества в ограниченно распространенных при­ контурных водах нефтегазовых месторождений, а принять за сред­

римым с количеством органического углерода многих природных объектов и уступает лишь содержанию Со р г. в осадочных породах (табл. 74).

Таким образом, в общем балансе органического вещества Земли растворенные органические вещества подземных вод зани­ мают равноправное место среди других природных объектов. Этот количественный показатель в сочетании с уже выявленной ролью органических веществ подземных вод во многих геологических и геохимических процессах позволяет считать полностью обоснован­ ным и перспективным зарождение и развитие нового научного на­ правления — органической гидрогеохимии.

Оценивая полученные результаты органической гидрогеохимии в историческом аспекте, необходимо считать их начальным этапом. Предстоит большая работа в самых различных направлениях —

методических, экспериментальных, теоретических и т. д. Необхо­ димо научиться определять весь основной элементарный состав органических веществ подземных вод (С, Н, N, О, S, Р) и их изотопы, что будет иметь весьма важное значение при решении ге­ нетических геологических проблем, по существу являющихся глав­ ными в науках о Земле.

Т а б л и ц а 74

Общее количество органического углерода в различных природных объектах

Должны быть разработаны простые, надежные и точные ме­ тоды анализа органических веществ с тем, чтобы можно было количественно определять все основные летучие и нелетучие орга­ нические соединения (углеводороды, масла, смолы, аминокислоты, эфиры, спирты, альдегиды, углеводы, различные органические кис­ лоты, гумусовые вещества и др.) в подземных водах любой мине­ рализации и различного химического состава. Это позволит в ши­ роком масштабе приступить к планомерному региональному изучению органических веществ в подземных водах всей террито­ рии СССР.

В свою очередь это приведет к необходимости картирования получаемых результатов, являющегося одной из лучших форм обобщения и систематизации фактических материалов и выявле­ ния имеющихся природных закономерностей.

Необходимо усилить работы в области моделирования природ­ ных процессов миграции, концентрации и превращений водорастворенных органических веществ. Это позволит быстрее прибли­ зиться к решению ряда теоретических проблем, таких, как нефте- и рудообразование, формирование промышленных концентраций ми­ кроэлементов в подземных водах и др. Моделирование поможет

лучше разобраться в процессах формирования органических ве­ ществ подземных вод, выявить основные факторы их формирова­ ния в тех или иных условиях с тем, чтобы можно было влиять на них, активизировать их и получать необходимый полезный эффект (например, получение белковых веществ из подземных вод, уско­ рение концентрирования редких и рассеянных элементов в водах с целью их последующего извлечения и др.).

Перед органической гидрогеохимией стоят большие задачи, ре­ шение которых позволит исследователям ликвидировать еще одно белое пятно в науках о Земле, а полученные знания использовать на благо человечества.