Полициклические ароматические углеводороды в подземных водах нефтегазодобывающих территорий Западной Сибири (на примере Ханты-Мансийского автономного округа)

Abstract

Актуальность. При оценке эколого-геохимического состояния природных вод учитывается целый ряд физико-химических показателей, регламентируемых нормативными документами. В их числе органолептические, обобщенные показатели качества вод, санитарно-микробиологические, вещества макро- и микрокомпонентного состава вод и др. Однако существуют вещества (полициклические ароматические углеводороды), которые являются токсичными, обладают канцерогенными и мутагенными свойствами, в повышенных содержаниях оказывают негативное влияние на природные экосистемы, но при этом для большинства из них не разработаны нормативы, утвержденные СанПиН, за исключением нафталина и бенз(а)пирена. Данные соединения широко распространены в природе, выделяются в атмосферу во время пожаров, используются человеком в производственной деятельности, а также являются компонентами нефти, добыча которой, как известно, активно ведется на территории Ханты-Мансийского автономного округа. Цель. Изучение индивидуального состава и оценка количественного содержания и особенностей распределения полициклических ароматических углеводородов в подземных водах территории исследования. Методы. Физико-химические параметры подземных вод определены классическими методами аналитической химии по аттестованным методикам, ионный состав - методом капиллярного электрофореза, содержание и индивидуальный состав полициклических ароматических углеводородов в воде - методом высокоэффективной жидкостной хроматографии в лабораториях Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СO РАН. Результаты и выводы. Установлено наличие в подземных водах полициклических ароматических углеводородов с интервалом суммарных содержаний от 333 до 944 нг/л, минимальная концентрация отмечена в пресных водах атлым-новомихайловского водоносного горизонта. Показано, что среди низкомолекулярных полициклических ароматических углеводородов преобладающим является фенантрен, среди высокомолекулярных - флуорантен и дибенз(а,h)антрацен. Превышение относительно установленных нормативов выявлено для бенза(а)пирена только в одном случае - в пробе с максимальным суммарным содержанием полициклических ароматических углеводородов. Результаты парного корреляционного анализа показали высокую отрицательную линейную связь между величиной общей минерализации и значением соотношения суммы низкомолекулярных к сумме высокомолекулярных соединений. Предположительно в исследуемых пресных подземных водах региона преобладают низкомолекулярные, а в более минерализованных водах - высокомолекулярные соединения. Полученные данные вносят вклад в представления о составе растворенного органического вещества подземных вод и требуют дальнейшего изучения и систематизации

Relevance. A number of physical and chemical indicators are taken into account for assessing ecological and geochemical state of natural waters in accordance with regulatory documents. These indicators include organoleptic, general water quality indicators, sanitary and microbiological, macro- and trace elements in water composition, etc. However, there are indicators that are toxic, have carcinogenic and mutagenic properties, and elevated concentrations have a negative impact on natural ecosystems, but are not standardized. Those are polycyclic aromatic hydrocarbons, which are components of oil production that particularly actively carried out in the Khanty-Mansiysk Autonomous Area. Aim. To study the individual composition, assess the quantitative content and distribution features of polycyclic aromatic hydrocarbons in groundwater of the study area. Methods. The physical-chemical parameters of groundwater were determined by classical methods of analytical chemistry. The ionic composition was determined by capillary electrophoresis. The content and individual composition of polycyclic aromatic hydrocarbons in water were determined using the high-performance liquid chromatography method. The analytics were carried out in the laboratories of physicochemical studies of core and formation fluids of the Tomsk branch (Tomsk) and physicochemical research methods of the West Siberian branch (Tyumen) of the A.A. Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS. Results and conclusions. It was obtained, the concentrations of polycyclic aromatic hydrocarbons in groundwater are in range from 333 to 944 ng/l. The minimum content was registered in fresh waters of the Atlym-Novomikhaylovsky aquifer. It is shown that phenanthrene is predominant among low-molecular polycyclic aromatic hydrocarbons, while fluoranthene and dibenz(a,h)anthracene are predominant among high-molecular ones. According to established standards, the only elevation of benzo(a)pyrene was found in the sample with the maximum total content of polycyclic aromatic hydrocarbons. The results of paired correlation analysis showed a high negative linear correlation between total mineralization and the ratio of low-molecular compounds to high-molecular compounds. Presumably, low-molecular compounds predominate in fresh groundwater, which can be explained by their high solubility. The high-molecular compounds are accumulated in more mineralized waters. The obtained data contribute to our understanding of the dissolved organic matter composition in groundwater and require further study and systematizatio