Загрязнение воды органическими веществами
Если вода имеет неприятный запах или коричневатый цвет, то можно заподозрить загрязнение воды органическими веществами. Это может быть вызвано природными факторами или деятельностью человека. Независимо от причины, наличие в питьевой воде органических веществ может привести к проблемам со здоровьем. По каким показателям можно определить степень загрязнения воды, чем это чревато для организма и как очистить воду – читайте в нашей статье.
Источники загрязнения воды
Источники загрязнения воды органическими веществами можно условно разделить на две группы:
- источники природного происхождения
- источники, связанные с хозяйственной деятельностью человека
К первым относятся органические соединения, входящие в состав почвы, а также образующиеся при разложении растительных и животных остатков и т.п.
То, что синтетические органических вещества попадают в питьевую воду – прямой результат человеческой деятельности. Главные «загрязнители» это:
Особую опасность представляют нефтеперерабатывающие заводы, фабрики по производству изделий из меха и кожи, где используют дубильные вещества.
- остатки удобрений
- отходы животноводческих хозяйств
- моющие средства
- бытовые стоки
Загрязнение воды органическими веществами также способствует размножению там патогенных микроорганизмов. Поэтому такая вода непригодна для питья и приготовления пищи.
Как определить количество органических веществ в воде?
Как же можно лабораторно определить степень загрязнения воды органическими веществами? Выводы можно сделать по такому важному параметру качества воды как химическое потребление кислорода (ХПК). Чем больше кислорода требуется для полного окисления органических веществ, тем больше их концентрация в воде. Именно поэтому химический анализ воды определяет ХПК как один из главных критериев качества воды. Существуют ещё два показателя, определяющие содержание органических веществ в воде. Это перманганатная окисляемость и органический углерод.
Если норма ХПК превышена, то это говорит о непригодности воды для питья. Выбирая источник водоснабжения, этот показатель контролируют прежде всего. Согласно Государственных санитарных норм, ХПК не должно превышать 8 мгО2/дм3.Чем выше показатель ХПК, тем больше кислорода идёт на окисление органики. От дефицита кислорода страдает не только растительность и обитатели водоёмов. В бескислородной среде прекрасно себя чувствуют анаэробные бактерии, в результате жизнедеятельности которых из соединений серы образуется токсичный сероводород. О серьёзных проблемах с водой может свидетельствовать и факт несоответствия некоторых других показателей в комплексе с превышением ХПК.
Окисляемость, как правило, выше в поверхностных источниках водоснабжения. И это не удивительно: органические вещества растительного происхождения и органика из почвы легче попадают в поверхностные источники. Хотя бывают и исключения. Например, подземные воды в местностях, богатых торфом, имею очень высокую окисляемость.
Влияние органических загрязнителей на здоровье человека
Когда речь идёт о загрязнении воды органическими веществами, далеко не все понимают реальную опасность такой ситуации. Разумеется, если вам скажут, что в воду попали токсические вещества, вы сразу начнёте бить тревогу. Но на самом деле, наличие в питьевой воде органических веществ может спровоцировать серьёзные расстройства здоровья. И несоответствие нормам по этому показателю может свидетельствовать, в том числе, и о наличии вредных химических соединений.
- кишечные инфекции
- заболевания желудка, расстройство пищеварения
- нарушения в эндокринной системе
- кожные заболевания
Всё это происходит потому, что вода с повышенным содержанием органики – прекрасная среда для размножения болезнетворных микробов.
Очистка воды от органических соединений
Учитывая всё вышесказанное, актуальным становится вопрос: как очистить воду от органических соединений. Тут есть несколько способов.
- применение угольных фильтров
- система обратного осмоса
Вообще контроль уровня загрязнения воды органическими веществами должен проводиться коммунальными предприятиями ещё на этапе водоподготовки. В случае несоответствия санитарным нормам тут применяются промышленные методы очистки.
Но если вы не уверенны в добросовестности коммунальщиков и сомневаетесь в качестве питьевой воды, то можно сделать её анализ и убедиться, существует ли проблема на самом деле. Если содержание органических веществ в воде действительно превышено, самым простым и действенным способом будет установка фильтров в квартире.
Источник
Органические вещества подземных вод как показатели нефтегазоносности
Химический и газовый состав подземных вод нефтяных и газовых месторождений давно привлекал внимание исследователей своей спецификой, ибо трудно представить, чтобы длительное совместное существование залежей углеводородов и вмещающих их подземных вод не отразилось на составе последних. И действительно, воды нефтегазовых месторождений обычно характеризуются своеобразным составом минеральных, газовых и органических его компонентов.
Еще в прошлом веке А. Л. Потылицыным в воде из нефтяной скважины в Кудако на Таманском полуострове были определены соли муравьиной, уксусной, масляной и других жирных кислот, наличие которых в воде он объяснил окислением нефти кислородсодержащими соединениями воды. Давнюю историю имеют также определения нафтеновых кислот в водах нефтяных месторождений[1].
В. И. Вернадский (1936) особое место отводил водам нефтяных месторождений. «В этих водах,— писал он, — растворены органические кислоты, к сожалению, не изученные даже химически в достаточной степени. По-видимому, часть этих кислот принадлежит к ряду жирных кислот, но часть является своеобразными стойкими соединениями, может быть, связанными с нафтенами и с теми своеобразными циклическими углеводородами, которые характерны для некоторых нефтей». В. И. Вернадский также считал, что органические кислоты в подземных водах нефтяных месторождений являются следствием взаимодействия между водами и нефтями.
Учитывая, что органические вещества, в частности нафтеновые кислоты, являются специфическими компонентами вод нефтяных месторождений, им стали, придавать нефтепоисковое значение, особенно после работ В. А. Сулина (1948).
В последние годы внимание исследователей к органическому веществу подземных вод как возможному показателю нефтегазоносности заметно усилилось, причем, помимо вторичного рассеяния нефти, т. е. перехода ее продуктов в контактирующие с нефтяной залежью подземные воды, все большее признание находит и процесс концентрирования в водах первичнорассеянного органического вещества. Известно, что М. Е. Альтовским в 1953 г. была выдвинута гипотеза образования нефти из продуктов наземной растительности, проникающих в глубокие водоносные горизонты вместе с инфильтрационными водами (Альтовский и др., 1958, 1962). Являясь сторонником органического происхождения нефти, М. Е. Альтовский считал, что наиболее благоприятной средой для образования нефти и газа являются подземные воды, а не нефтематеринские породы. По его мнению, органические вещества подземных вод являются исходными продуктами для образования нефти, и именно из органических соединений, мигрирующих с подземными водами, образуются рассеянные компоненты нефти, концентрация которых в подземных водах приводит к образованию нефтегазовых залежей.
В настоящее время уже многие геологи и гидрогеологи-нефтяники важное место в образовании и миграции нефти придают воднорастворенным органическим веществам. В противоположность М. Е. Альтовскому, который стоял на позициях инфильтрационного происхождения глубоких подземных вод, большинство из них учитывает в этих процессах лишь органическое вещество морских и седиментационных вод. Так, Н. Брюдерер основную роль в нефтеобразовании придает органическим веществам, растворенным в морской воде. М. А. Гатальский (1963) считает, что в результате преобразования захороненного в водной среде органического вещества генерируются компоненты нефти, которые накапливаются в пластовых водах в виде растворенных органических соединений; их углеводородные компоненты перемещаются водой и при благоприятных геохимических и гидродинамических условиях могут частично или полностью выделяться из нее и образовывать нефть.
*) В числителе приводятся среднеарифметические значения, в знаменателе – минимальные и максимальные.
А. А. Карцев (1963, 1964) признает решающую роль в образовании и миграции нефти воднорастворенных органических веществ. «Нефть и газ, — пишет он, — до и после своего существования в виде залежей (т. е. до формирования залежей и после их разрушения), по-видимому, в значительной части находятся в растворенном состоянии в подземных водах, входя в их химический состав. Частично растворены в водах и те органические вещества, из которых образуются углеводородные газы, нефтяные углеводороды и другие соединения, входящие в состав нефтей. Сам процесс превращения этих исходных веществ в нефть и газ в значительной мере происходит в водном растворе. Продукты разрушения нефтегазовых залежей снова становятся частью подземных вод» (Карцев, 1964).
Несмотря на различную оценку исследователей роли инфильтрационных или седиментационных вод в формировании глубоких подземных вод, в частности вод нефтегазовых месторождений, теоретической основой для использования органических веществ подземных вод как показателей нефтегазоносности является не только вторичное рассеяние нефти и газа, связанное с разрушением их залежей, но и первичное рассеяние, связанное с процессами формирования нефтяных и газовых залежей. И в том и в другом случае исследования должны быть направлены на выявление нефтегазоносных вод, на изучение в них компонентов нефти или веществ, из которых они могут образовываться в соответствующих условиях.
За последние 10—15 лет достигнут существенный прогресс в изучении органических веществ в подземных водах. Большую роль в этом сыграли исследования, проведенные в ИГиРГИ под руководством Е. А. Барс и во ВСЕГИНГЕО под руководством М. Е. Альтовского. В настоящее время в подземных водах уже определяется разнообразный круг органических соединений (рис. 1), однако стоящие перед исследователями задачи и сложность изучаемого объекта говорят о том, что мы находимся еще на начальной стадии исследований.
Во ВСЕГИНГЕО органическое вещество подземных вод начали изучать с 1953 г. За это время проведены региональные полевые работы, в результате которых изучено около 1000 проб различных вод. Одновременно с этим непосредственно в поле разрабатывались новые (и дорабатывались существовавшие) методы анализа органического вещества вод. Широкие региональные исследования органических веществ в подземных водах необходимы для решения ряда теоретических и практических вопросов нефтяной геологии и гидрогеологии и прежде всего для выявления региональных (и по возможности локальных) закономерностей изменения содержания и состава растворенных органических веществ. Не зная этих закономерностей, трудно разрабатывать, например, такие проблемы, как нефтеобразование, миграция нефти и газа в воднорастворенном состоянии, гидрохимические показатели нефтегазоносности и др.
Все исследования ВСЕГИНГЕО проведены по одной методике анализа, разработанной в основном А. А. Бродовской. Е. Л. Быковой, М. Я. Дудовой[2].
Некоторые выводы проведенных региональных исследований опубликованы в работах сотрудников ВСЕГИНГЕО (Альтовский и др., 1958, 1962; Быкова, 1960. 1961; Швец. 1959, 1961, 1964 и др.).
Основные из них следующие.
1. Минимальное количество органического углерода (Сорг), определенное в подземных водах, равно 0,06 мг!л (воды «пустых» структур Бухаро-Хивинской области), а максимальное — 212,5 мг/л (приконтурные воды нефтяного месторождения Норио в Восточной Грузии). Среднее количество Сорг в подземных водах (по данным около 1000 анализов) – 9, 3 мг/л.
Содержание органического азота (Nорг) в подземных водах изменяется от 0,03 (воды «пустых» структур Бухаро-Хивинской области) до 18,80 мг<л (воды нефтяного месторождения Окарем в Западной Туркмении). Среднее количество Nорг по данным более 500 анализов — 0,51 мг/л. Данные о содержании Сорг и Nорг в подземных водах различных районов приведены в табл. 1. Из нее следует, что воды нефтегазоносных районов более богаты органическим веществом по сравнению с водами ненефтегазоносных районов. Исключение составляют грунтовые воды Севера Европейской части СССР, обогащенные поверхностным гумусом.
Рис.1. Органические вещества, обнаруженные в настоящее время в подземных водах
Говоря о количестве органического вещества в подземных водах, следует иметь в виду, что применяемые до сих пор методы анализа Сорг (В. Г. Дацко, Л. П. Крылова. А. А. Бродовская и др.) не учитывали легколетучих соединений, которые терялись при подготовке проб воды для сухого сожжения. Разработанный в последнее время во ВСЕГИНГЕО метод мокрого сожжения Сорг, названный в честь М. Е. Альтовского его именем, лишен этого недостатка; выполненные этим методом анализы Сорг в минеральных водах курорта Трускавец показали, что количество летучих органических соединений может во много раз превышать содержание нелетучих.
2. В количественном содержании органического вещества имеются отличия для различных областей формирования подземных вод. Так, в водах областей питания (грунтовые воды горных обрамлений артезианских бассейнов) органического вещества содержится меньше, чем в водах областей разгрузки и районов нефтяных месторождений (табл. 2).
3. Имеется зависимость между обогащенностью подземных вод органическим веществом и гидродинамическими условиями: в водах более водопроницаемых пластов содержится меньше органического вещества по сравнению с водами слабопроницаемых водоносных пород, где меньше водообильность и ниже скорость движения вод. В частном случае экранирующее влияние дизъюнктивных нарушений, самих нефтяных залежей, соляных штоков и других приводит к замедленному водообмену в пластах и как следствие этого — к обогащению вод органическим веществом.
4. Подземные воды газовых месторождений содержат значительно меньше органического вещества, чем воды нефтегазовых и тем более нефтяных месторождений (для вод газовых месторождений Сорг в среднем около 5 мг1л, а для преимущественно нефтяных — около 15 мг/л).
5. Обобщение и анализ полученного во ВСЕГИНГЕО фактического материала по органическому веществу подземных вод, проведенные М. Е. Альтовским, показали следующее:
а) более обогащенными органическими веществами являются воды наиболее молодых геологических систем (по средним данным Сорг в мг/л): неоген—14 (348 анализов), палеоген — 8 (124 анализа), мел — 4 (187 анализов);
б) большее содержание органических веществ наблюдается в менее водопроницаемых и более богатых органическим веществом песчано-глинистых породах, а меньшее — в трещиноватых (хорошо водопроницаемых) и менее богатых органическим веществом гранитах и базальтах; пески, песчаники и известняки занимают промежуточное положение (табл. 3). .jpg)
*) В скобках – число анализов
в) наиболее обогащены органическим веществом НСОз—С1—Na и С1—НСОз—Na воды, а наименее — С1 — Na — Са и С1 — Na — Mg, промежуточное место занимают С1—Na воды (табл. 4).
*) В скобках – число анализов
Приведенные данные говорят о влиянии химического состава воды на содержание в ней органических веществ: совершенно ясно, что высокие концентрации ионов кальция и магния уменьшают содержание растворенного органического вещества в водах (плохая растворимость в воде Са и Mg-coлей органических кислот и др.).
6. Нафтеновые кислоты, определенные турбидиметрическим методом анализа, широко распространены в подземных водах в количестве десятых долей—единиц миллиграмм/литр; объемным методом их определено до 3—4 г/л (приконтурные воды нефтяных месторождений Восточной Грузии). В определении истинных нафтеновых кислот в водах в настоящее время имеются существенные трудности аналитического порядка. Во ВСЕГИНГЕО М.Я.Дудовой (1964) была проведена специальная проверка различных методов определения нафтеновых кислот в водах и было выяснено, что петролейным эфиром, помимо нафтеновых, извлекаются также жирные и гуминовые кислоты[3]. При изучении нафтеновых кислот в подземных водах прежде всего необходимы тщательные аналитические исследования в методическом плане.
7. Большой интерес, с нашей точки зрения, для нефтяной геологии и гидрогеологии представляют жирные кислоты, летучие с водяным паром, количество которых в подземных водах составляет десятки и сотни миллиграмм/литр, достигая в водах нефтяных и газовых месторождений 1—1,5 г/л[4]. Содержание и распространение жирных кислот в различных водах Ферганской и Бухаро-Хивинской нефтегазоносных областей и юга Западно-Сибирской низменности показано на рис. 2.
Рис. 2. Изменение содержания жирных кислот, летучих с водяным паром, в подземных водах различных областей их формирования:
А — Бухаро-Хивинская нефтегазоносная область: / — область питания, // _ область транзита вод регионально непродуктивных отложений, /// — пустые структуры, IV— законтурные воды нефтегазовых месторождений; V — приконтурные воды нефтегазовых месторождений; VI — воды непродуктивных горизонтов на нефтегазовых месторождениях; Б — Южная часть Западно-Сибирского артезианского бассейна: / — область питания, 2 — область погружения вод, 3 — Иртышский и Чулымский артезианские бассейны, 4 — минеральные и промышленные воды, 5 — нефтяные месторождения среднего течения Оби; В — Ферганская нефтегазоносная область: а — область питания, б — область разгрузки, в — пустые структуры, г — законтурные воды нефтяных месторождений, д) приконтурные воды нефтяных месторождений.
8. Не менее важное значение для рассматриваемых вопросов нефтяной геологии и гидрогеологии имеют и широко распространенные в подземных водах углеводороды, близкие по составу к нефти (нефтяные углеводороды или углеводороды нефти[5]). Полученные во ВСЕГИНГЕО данные по ряду нефтегазоносных областей показывают увеличение относительного содержания и распространенности нефтяных углеводородов в приконтурных водах нефтегазовых месторождений (табл. 5).
9. Наиболее распространенная группа органических веществ подземных вод — гумусовые вещества. Гумус обычно составляет не менее половины суммы группового состава люминесцирующих органических веществ. Распространенность гумуса во всех изученных водах равна 100%, за исключением приконтурных вод нефтяных месторождений, где несколько снижаются его содержание (менее 50% от суммы) и распространенность (70—75%). Эта особенность группового става органических веществ также может быть использована в нефтепоисковой гидрогеологии.
Безусловно, что не все перечисленные закономерности и особенности состава и содержания органических веществ подземных вод в силу ряда причин имеют равноценное значение для нефтяной геологии и гидрогеологии. Поэтому нам представляется, что особое внимание необходимо обратить на дальнейшее более глубокое и всестороннее изучение таких генетически связанных с нефтью компонентов, как углеводороды нефти и органические кислоты (декарбоксилирование последних проводит к образованию углеводородов), а также на общее суммарное содержание органического вещества подземных вод (его баланс).
Значение органических веществ подземных вод, как показателей нефтегазоносности, подчеркивается в ряде опубликованных работ, особенно сотрудников ИГиРГИ (Барс, 1959, 1963; Барс и Коган, 1965 и др.) и ВСЕНИНГЕО (Альтовский, 1959, 1960; Альтовский и др., 1962; Швец, 1964) и др.
На основе анализа фактического материала, накопленного во ВСЕГИНГЕО за 10 лет М.Е.Альтовский в 1964 г. предложил (по его терминологии) «химико-органические» показатели нефтегазоносности, которые он рекомендовал применять в комплексе с другими гидрогеологическими показателями на разных стадиях поисковых работ на нефть и газ.
Мы считаем целесообразным привести здесь эти рекомендации М.Е.Альтовского.
Химико-органические показатели нефтегазоносности, предложенные М.Е.Альтовским (1964) (в обязательном сочетании с другими гидрогеологическими показателями) 
Примечание: Все цифровые показатели даны по среднеарифметическим данным.
Следует отметить, что пока нет достаточных оснований относить химико-органические показатели к числу безусловных и прямых. Правильнее их называть, по А.А.Карцеву (1963) предположительными.
В заключение отметим, что задачей дальнейших исследований органического вещства в подземных водах в связи с проблемами нефтяной геологии и гидрогеологии, по нашему мнению, является изучение:
а) общего баланса органического вещества в подземных водах и его индивидуального состава;
б) органических веществ, предположительно исходных для образования нефти и газа;
в) процессов преобразования органического вещества и механизма выделения компонентов нефти из водного раствора;
г) углеводородов, растворенных в подземных водах и мигрирующих с ними;
д) взаимодействия между нефтью нефтяной залежи и контактирующими с ней подземными водами (с учетом состава нефтей и вод, гидродинамических условий, температуры, давления и др.);
е) изменения содержания и состава органического вещества вод по мере удаления от нефтегазовых залежей;
ж) специфики содержания и состава органического вещества, с одной стороны, вод нефтяных, а с другой – газовых месторождений, вод продуктивных и непродуктивных горизонтов, вод пустых структур и структур с залежами нефти и газа;
з) закономерностей количественного содержания и состава органического вещества и влияния на них геологических, гидрогеологических, геохимических, микробиологических, физико-химических и других факторов;
и) изменения содержания и состава органического вещества вод, при их хранении от момента отбора до времени производства анализа и в соответствии с этим методики консервирования проб воды.
Естественно, что решение перечисленных и других задач в области изучения органических веществ в подземных водах невозможно без дальнейшего совершенствования методов их анализа.
ЛИТЕРАТУРА
1. Альтовский М.Е. Органическое вещество и микрофлора подземных вод и их значение для оценки нефтегазоносности. В сб. «Геохим. методы поисков нефт. и газовых месторождений». Изд. АН СССР, 1959.
2. Альтовский М. Е. О гидрохимических и некоторых других показателях нефтеносности. Разведка и охрана недр, № 2, I960.
3. Альтовский М.Е., Кузнецова 3.И., Швец В.М. Образование нефти и формирование ее залежей. Гостоптехиздат, 1958.
4. Альтовский М.Е., Быкова Е.Л., Кузнецова З.И., Швец В.М. Органические вещества и микрофлора подземных вод и их значение в процессах нефтегазообразования. Гостоптехиздат, 1962.
5. Барс Е.А. Гидрохимические исследования при поисках нефти и газа (состояние и задачи). В сб. Геохим. методы поисков нефт. и газовых месторождений. Изд. АН СССР, 1959.
6. Барс Е.А. Растворенное органическое вещество подземных вод и возможность его использования в нефтяной геологии. Геохимия и гидрохимия нефт. месторождений. Изд. АН СССР, 1963.
7. Барс Е.А., Коган С.С. Органическое вещество подземных вод нефтегазоносных областей (методика анализа и интерпретации). Иэд-во «Недра», 1965.
8. Быкова Е.Л. К вопросу изучения органического вещества в подземных водах. Проблемы гидрогеологии. Доклады к собранию Международной ассоциации гидрогеологов, Госгеолтехиздат, 1960.
9. Быкова Е.Л. К вопросу изучения органического вещества подземных вод Дагестанской АССР. Тр. ВСЕГИНГЕО, сб. № 19, Госгеолтехиздат, 1961.
10. Вернадский В.И. История минералов земной коры. т. 2. История природных вод, ч. I, вып. 3, Госхимтехиздат, 1936.
11. Гатальский М А. Подземные воды Белоруссии в связи с оценкой перспектив ее нефтегазоносности. Геология, гидрогеология и нефтеносность Белоруссии. Тр. ВНИГРИ, вып. 25. Гостоптехиздат, 1963..
12. Дудова М.Я. Оценка методов определения нафтеновых кислот. Бюлл. НТИ, № 1 (51). «Недра», 1964.
13. Карцев А.А. Гидрогеология нефтяных и газовых месторождений. Гостоптехиздат, 1963.
14. Карцев А.А., Шугрин В.П. Геохимические методы исследований при поисках нефти и газа. «Недра», 1964.
15. Методическое руководство по гидрогеологическим, гидрохимическим и микробиологическим исследованиям для оценки перспектив нефтегазоносности недр. Гостоптехиздат, 1961.
16. Сvлин В.А. Гидрогеология нефтяных месторождений: Гостоптехиздат. 1948.
17. Швец В.М. Некоторые данные об органическом веществе подземных вод. «Сов. геология», № 6, 1959.
18. Швец В.М. Органическое вещество в грунтовых водах Севера Европейской части СССР. Тр. ВСЕГИНГЕО, сб. № 19. Госгеолтехиздат,1961.
19. Швец В.М. О некоторых закономерностях распространения органических веществ в подземных водах. В сб. «Вопросы геохимии подземных вод». Тр. ВСЕГИНГЕО, нов. сер. № 9, «Недра», 1964.
20. Швец В.М. Органические вещества подземных вод и их использование как показателей нефтегазоносности. В сб. «Прямые методы поисков нефти и газа (нефтепоисковая геохимия)». «Недра», 1964.
Источник
