Физико-химические особенности формирования состава органического вещества и карбонатной системы в малых озерах Западной Сибири

• Автор: Волкова, Светлана Станиславовна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 107 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Органическое вещество природных вод

1.2 Загрязнение природных объектов нефтяными углеводородами и их трансформация

1.3 Природные источники биогенных углеводородов

1.4 Карбонатная система природных вод

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Объекты исследования и отбор проб

2.2 Методы исследования

2.2.1 Определение содержания органического вещества в пробах природных вод и донных отложениях
2.2.2 Определение содержания нефтепродуктов (НП) в воде и донных отложениях
2.2.3 Определение ионного состава поверхностных вод
2.2.4 Определение общего азота в природных водах
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Содержание органического вещества и источники его происхождения в малых озерах Западной Сибири
3.2 Содержание и структурно-групповой состав биогенных и нефтяных углеводородов в малых озерах Западной Сибири
3.3 Формирование карбонатно-кальциевой системы в озерах Западной Сибири
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ;
Список сокращенных наименований
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Исследование закономерностей превращения органических веществ (ОВ) и формирования карбонатных систем в природных водоемах Западной Сибири (ЗС) является актуальным в связи с необходимостью понимания возможного влияния антропогенных факторов, связанных с разработкой нефтегазовых месторождений, на устойчивость биогеохимического цикла углерода в природных объектах.
Химический аспект этих процессов привлекает широкое внимание исследователей, однако из-за сложности объекта изучения многие вопросы остаются невыясненными. До настоящего времени практически отсутствовали широкомасштабные исследования озер Западной Сибири, обеспечивающие сезонную сопоставимость результатов определения химического состава вод.
В настоящее время нет надежных количественных методов оценки содержания автохтонного и аллохтонного ОВ, хотя имеется достаточно много качественных. Актуальной остается проблема оценки биогенного углеводородного фона воды и донных отложений при определении содержания нефтяных углеводородов. Практически отсутствует информация о влиянии нефтяных загрязнений на процессы минерализации, гумификации и аммонификации органических веществ.
Кроме того, особенностью водных объектов северной и центральной части ЗС является возможность влияния на состав ОВ не только антропогенного фактора нефтяного загрязнения, но и высокой заболоченности территории водосбора, а наличие карбонатных пород на юге ЗС может обеспечивать переход от гидрокарбонатной к карбонатной буферной системе с соответствующей областью pH природной воды.
Высоко актуальной является задача установления взаимосвязи между способностью ОВ к окислению и составом карбонатной системы, так как ее решение имеет большое теоретическое и практическое значение для разработки теории продукционной классификации озер и водохранилищ, основанной на

преобладании различных источников углеродного питания для
фотосинтезирующих организмов - свободный С02 или НС03
В связи с этим, цслыо данной работы стало выявление особенностей формирования состава органического вещества, а также карбонатных и карбонатно-кальциевых систем в малых озерах Западной Сибири на основе определения химических показателей проб воды и донных отложений, отобранных в период осенней гомотермии.
Задачами исследования являются:
1. Определение химических показателей проб воды из малых озер ЗС: содержание органического (Сорг) и минерального углерода (Сми„), цветность воды (Цв), перманганатная окисляемость (ПО), содержание органического (Н>рг) и минерального азота (МЦ*, N0/ , N03'), содержание углеводородов, pH среды, содержание Са2+, а также определение содержания органического вещества и углеводородов в пробах донных отложений (ДО) лично автором или при его непосредственном участии.
2. Оценка содержания автохтонного и аллохтонного вещества в составе органического вещества воды фоновых и загрязненных нефтью озер ЗС, основанная на различиях в их физико-химических свойствах и способности к окислению.
3. Определение содержания и структурно-группового состава углеводородов в воде и донных отложениях, оценка влияния нефтепродуктов на качественный состав органического вещества.
4. Построение кинетической модели, устанавливающей взаимосвязь между способностью оргаЕшческого вещества к окислению и составом карбонатной системы с учетом преобладания деструкционных процессов ОВ с образованием С02 в период позднего осеннего охлаждения.
Научная новизна
Работа выполнена в рамках междисциплинарного проекта по гранту Правительства РФ (Постановление № 220, договор № 11 .С34.31.0036 от 25.11.2010г.), а также проекта по гранту ФЦП (Соглашение № 14.В37.21.1255 от 21.09.2012 г.). Это позволило впервые провести широкомасштабные

Пробу анализируемой воды объемом 1 дм3 экстрагировали 10 см3 четыреххлористого углерода, экстракт осушали безводным сульфатом натрия (N32804) в течение 10 минут. Затем экстракт пропускали через хроматографическую колонку, заполненную оксидом алюминия (2-й степени активности по Брокману) и проводили измерение содержания НП на анализаторе КН-2.
Одновременно проводилось определение массовой концентрации НП в холостой пробе. Результаты анализа холостой пробы учитывали при расчете концентрации НП в пробе.
В таблице 2.4 приведены характеристики методики [133].
Таблица 2.4 Метрологические характеристики ИК-фотометрической методики
Диапазон измерений, мг/дм3 Показатель точности, ±5, %
От 0,020 до 0,025 вкл.
Свыше 0,025 до 0,10 вкл.
Свыше 0,10 до 2,0 вкл.
Флуоршіетрический метод [134]. Содержание НП в пробах природных вод проводилось на спектрофлуорофотометре БЫтабги 11Р-5301РС.
Пробу анализируемой воды объемом 100 см3 экстрагировали 10 см3гексана, экстракт осушали безводным сульфатом натрия и проводили его флуориметрирование на спектрофлуорофотометре (длина волны возбуждения Х= 270 нм, длина волны регистрации Х= 320 ' нм). Калибровка прибора осуществлялась с использованием ГСО 7950-2001 - образца состава раствора нефтепродуктов в гексане на основе турбинного масла Т22.
Метрологические характеристики флуориметрической методики указаны в таблице 2.5.