Влияние источника и условий торфонакопления на индивидуальный состав битуминозных компонентов торфа на примере двух низинных болот Западной Сибири

Abstract

Актуальность работы обусловлена необходимостью получения сведений о составе органического вещества торфа различного вида, о направленности его изменения в диагенезе в связи с возможным использованием торфа в качестве альтернативного источника углеводородов и как потенциального предшественника угля и нефти. Цель работы: охарактеризовать особенности состава битуминозных компонентов торфяных образцов, сформированных в болотах, различающихся наземными растительными сообществами и средой отложения торфа. Методы исследования: хроматомасс-спектрометрия. Результаты: установлены различия и общие черты в составе органических соединений экстрактов низинного, преимущественно древесного торфа, накапливавшегося в кислых (болото Темное) и щелочных (болото Кирек) условиях. Среди н-алканов всех исследованных образцов торфа преобладают гомологи С23, С25, С27 и С29 с максимальным содержанием С27. Близкий состав зафиксирован для н-алкан-2-онов. Среди жирных кислот в торфе доминирует пальмитиновая кислота, в значительных концентрациях присутствуют также миристиновая и лауриновая кислоты. Тритерпеноиды включают производные лупена, олеанена, гопана и гопена, дитерпеноиды - нафтеновые, нафтеноароматические и ароматические углеводороды, образованные в результате преобразования абиетиновой кислоты и ее моноароматического аналога, а также лабдены. Стероиды представлены стеролами, станолами, станонами и стенонами. Низинный торф, отлагавшийся в среде с более высокими значениями рН, характеризуется пониженным содержанием суммы биомаркеров, при этом более высокими отношениями стероидов к тритерпеноидам. Щелочные условия накопления и преобразования ОВ в процессе диагенеза способствуют сохранению в торфе ациклических и циклических кислот, препятствуя их этерификации, а также сохранению стеролов, ограничивая образование из них стенонов и станонов. В кислых условиях в торфе происходит активная этерификация особенно циклических кислот, образование кетопроизводных тритерпеноидов, одновременно кислая среда способствует гидрированию ненасыщенных трициклических структур. С ростом содержания в исходной биомассе растений хвойных пород в торфе резко возрастает содержание сескви- и дитерпеноидов, увеличивается содержание токоферолов, фитола и его производных, а в составе н-алканов и н-алкан-2-онов - С23 и С25 гомологов, снижается относительное содержание высокомолекулярных гомологов пальмитиновой кислоты и ее этилового эфира, исчезают производные холестерола, тритерпеновые и стероидные спирты.

The relevance of the work is determined by the necessity to obtain data on the organic matter composition of different kinds of peat, on its transformation ways during diagenesis in connection with the possible use of peat as an alternative hydrocarbon source and as a potential precursor of coal and oil in the field of geological research. The main aim of the study is to characterize the features of bitumen compounds composition of peat samples formed in the swamps of different terrestrial plant communities and the peat deposit environment. Methods: chromatography-mass spectrometry. Results: The authors have determined the differences and similarities in the extracts organic compounds composition of fen woody peat, which has been accumulated in acidic (swamp Temnoye) and alkaline (swamp Kirek) conditions. The homologues C23, C25, C27 and C29 dominate among n-alkanes in all the samples with a maximum on C27. The close composition is fixed for n-alkane-2-ones. Palmitic acid dominates among fatty acids, myristic and lauric acids are also presented in high concentrations. The derivatives of lupene, oleanene, hopane and hopene, among diterpenoids - naphthenic, naphthenoaromatic and aromatic hydrocarbons, formed as a result of abietic acid and its monoaromatic analogue conversion, and also labdenes were detected among triterpenoids. Steroids are presented by sterols, stanols, stanones and stenones. Fen peat deposited in a medium with higher pH values is characterized by reduced biomarkers content with a higher ratio of steroids to triterpenoids. Alkaline conditions of organic matter accumulation and transformation through diagenesis contribute to the conservation of peat acyclic and cyclic acids, preventing their esterification. Such conditions also promote sterols preservation, limiting their transformation into stenones and stanones. Acidic conditions contribute active esterification especially of cyclic acids and the formation of triterpenoids keto-derivatives. It promotes as well the hydrogenation of unsaturated tricyclic structures. With increasing conifer content in the original plant biomass the content of sesqui- and diterpenoids sharply rises, the concentrations of tocopherols, phytol and its derivatives, C23 and C25 homologues of n-alkanes and n-alkan-2-ones increases, the relative content of palmitic acid and its ethyl ester high molecular homologues decreases, cholesterol derivatives, triterpene and steroid alcohols fully disappear.