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

Г Л А В А I V

СО Д Е Р Ж А Н И Е И Р А С П Р Е Д Е Л Е Н И Е

ОР Г А Н И Ч Е С К И Х ВЕЩЕСТВ

ВП О Д З Е М Н Ы Х ВОДАХ

ОЦЕНКА ФАКТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА

При написании настоящей главы использованы результаты ре­ гиональных исследований ВСЕГИНГЕО в области изучения орга­

ческих веществ и микрофлоры в подземных водах Северной Бол­ гарии.

С самого начала (1954 г.) и до последнего времени применя­ лась единая методика проведения гидрогеологических исследова­ ний: изучались грунтовые воды горных обрамлений артезианских бассейнов (современные области питания), глубокие межпласто­ вые (артезианские) воды -области погружения (стока) и воды вос­

четвертичных. Водовмещающими породами в большинстве районов являются осадочные (песчано-глинистые и карбонатные отложе­ ния), реже интрузивные и вулканогенные. Химический состав и минерализация изученных вод весьма разнообразны — от пресных смешанного многокомпонентного состава до сверхкрепких хлорид- но-кальциевых рассолов (600 г/л). Среди изученных выявлены сле­ дующие воды: 1) минеральные, термальные и промышленные; 2) окислительной и восстановительной обстановок; 3) разнообраз­ ного газового состава (азотного, сероводородного, углекислого,

Рис. 9. Схема районов работ ВСЕГИНГЕО по изучению органических веществ в подземных водах территории СССР:

метанового и др.). Наибольшая глубина опробованного водонос­ ного горизонта — более 3500 м. Температура воды в пластовых условиях достигает 150° С, на выходе от 4 до 99° С.

При проведении полевых работ считалось совершенно обяза­ тельным отбирать пробы воды только при условии ее непрерыв­ ного движения. Воды из застойных или плохо прокачиваемых скважин не отбирались, пробы из скважин отбирались при их фон­ танировании или насосной откачке и реже глубинным пробоотбор­ ником.

В процессе исследований получены сотни анализов различных компонентов органического вещества подземных вод. Так, выпол­ нено следующее количество анализов по определению: С о р г . нелет.

Дальнейшее рассмотрение вопроса о содержании и распреде­ лении органических веществ в подземных водах проводится от­ дельно для каждой группы (и подгруппы) с последующей сравни­ тельной оценкой, основанной на параметрах, полученных мето­ дами математической статистики.

Известно, что содержание того или иного компонента (эле­ мента) в породах и водах не может быть абсолютно постоянным и колеблется в некотором интервале. Поэтому содержание элемен­ тов является случайной величиной, и нельзя заранее предсказать, какое конкретное значение оно примет в результате единичного анализа. Математическая статистика, выявляя законы распростра­ нения случайных величин, помогает изучать количественные зако­ номерности их распространения в природе, а также выяснять и предсказывать возможные геологические явления, обусловливаю­ щие возникновение этих закономерностей. Как считают известные специалисты в области приложения на практике теории вероятно­ стей и математической статистики Н. В. Смирнов и И. В. ДунинБарковский [169], выяснение или оценка закона распределения по данным выборки (т. н. параметризация) составляет существенную проблему математической статистики. Только овладев законами распределения изучаемых величин, мы можем решать возникаю­ щие на практике задачи по анализу, сравнению и предсказанию результатов массового процесса.

Учитывая, что в гидрогеологической литературе имеются раз­ личные мнения, касающиеся классификации и терминологии под­ земных вод, необходимо оговорить те понятия и принципы, кото­ рые используются в настоящей работе в применении к глубоким подземным водам. Большинство изученных нами подземных вод относится к крупным артезианским бассейнам платформ и передо­ вых прогибов и частично к малым артезианским бассейнам и гид­ рогеологическим массивам горно-складчатых областей. В соответ­ ствии с общепринятым определением артезианских бассейнов в них выделяются три области: 1) питания, поглощения и пере­ лива; 2) стока, или напора и 3) дренажа водоносных толщ [93].

разных районов, влияние физико-географических условий на обо­ гащение грунтовых вод органическим веществом является сущест­ венным. Для северных и восточных районов территории СССР ха­ рактерны более высокие содержания органического вещества в водах, чем для южных и западных районов. Это связано с более низкими среднегодовыми температурами, обилием влаги, богатой наземной растительностью, тесной связью поверхностных и грунто­ вых вод. В этих условиях не происходит полного разложения ос­ татков наземной растительности, что и ведет к обогащению грун­ товых и поверхностных вод органическим веществом. В южных и западных районах меньше влаги, значительно более высокие тем­ пературы, менее богатая растительность, разложение которой на земной поверхности идет более интенсивно. В горных районах рас­

время следует отметить, что влияние физико-географических усло­ вий менее сказывается на образовании в водах летучих органиче­ ских веществ, содержание которых в водах районов с разными природными условиями практически одинаково. Этот вопрос тре­

водах перманганатная окисляемость обычно приближается к вели­ чине содержания Сорг., можно считать значения содержания орга­ нического вещества, приведенные Б. А. Скопинцевым и получен­ ные нами, очень близкими. Считая количество углерода в органи­ ческом веществе грунтовых вод равным приблизительно 50% и применяя коэффициент пересчета, равный 2, можно полагать, что в этих водах содержится в среднем около 7 мг/л нелетучих орга­ нических веществ.

С учетом летучей (основной и нейтральной) части органиче­ ского вещества, выраженной через Со р г. лет., количество органиче­ ского вещества в грунтовых водах несколько увеличится и соста­

щее количество С0 рг. составит 27 мг/л, а количество оранического вещества >50 мг/л.

В органической гидрохимии и гидрогеохимии широко исполь­

имеет некоторое генетическое значение. Данные различных иссле­

жает нелетучее органическое вещество грунтовых вод к поверхно­ стным водам и гумусовым веществам почв.

Некоторый интерес представляют данные по величине отноше­ ния окисляемости к С0 рг. ( 0 2 ок. : С0 рг.). Б. А. Скопинцев [166] предложил судить по этой величине о степени трансформации ор­ ганического вещества природных вод. При значении 0 2 ок. : Со р г. около 0,6 в водах содержится «свежее», малоизмененное органиче­ ское вещество, а при величине, превышающей единицу, воды ха­ рактеризуются биохимически стойким, метаморфизованным орга­ ническим веществом. Мы располагаем значениями этого коэффи­ циента по 190 пробам (см. табл. 24). В среднем он равен 0,5, что свидетельствует о наличии и преобладании в грунтовых водах «свежего» нестойкого в биохимическом отношении органического вещества.

Для вычисления процента (степени) окисляемости нелетучих органических веществ перманганатом калия нами использована

12

формула, предложенная Б. А. Скопинцевым: ( 0 2 ок. : С0рг.) • 32 X ХІ00. Расчет по этой формуле показывает, что нелетучее органи­ ческое вещество грунтовых вод окисляется перманганатом калия всего лишь на 19%. Это подтверждает вывод о нетрансформированном характере органического вещества, так как известно [165], что перманганатная окисляемость обеспечивает наименьшую сте­

В различных природных объектах, в том числе и в природных водах, широко распространены органические кислоты. Они содер­

метод). Разделение их на эти группы в некоторой степени условно, так как использование каждого из методов в отдельности не иск­ лючает определение кислот другой группы. Однако это обстоятель­ ство не может иметь решающего значения, так как применение указанных методов в совокупности дает более или менее объектив­

Прежде всего следует отметить, что органические кислоты ши­ роко распространены в грунтовых водах. Встречаемость (распро­

(в среднем 6,7 мг/л). Более низкие содержания отмечены для наф­ теновых кислот (в среднем 1,9 мг/л) и особенно для высокомоле­ кулярных кислот (в среднем 0,09 мг/л). Таким образом, для грун­ товых вод наиболее характерны более растворимые низкомолеку­ лярные кислоты, среди которых обнаружены уксусная и муравь­ иная.

В грунтовых водах также обнаружены ароматические органи­

показателей органических веществ, дающие приближенную оценку эмпирического закона их распределения в грунтовых водах.

Качественная (групповая) оценка состава нелетучего люминесцирующего органического вещества получена по данным