CC BY
7
Региональные проблемы. 2021. Т. 24, № 2-3. С. 39-42. DOI: 10.31433/2618-9593-2021-24-2-3-39-42
УДК 556.114.7(571.66)
ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА В ТЕРМАЛЬНЫХ ВОДАХ КАМЧАТКИ (КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИЕ СОЕДИНЕНИЯ)
В.А. Потурай
Институт комплексного анализа региональных проблем ДВО РАН, ул. Шолом-Алейхема 4, г. Биробиджан, 679016, e-mail: poturay8 5 @yandex.ru
В работе приводятся результаты исследования кислородсодержащих органических соединений средней летучести в стерильной пароводяной смеси из скважин и высокотемпературных источников Мутновской, Паратунской и Узонской гидротермальных систем. Методом газовой хроматомасс-спектрометрии установлено 41 кислородсодержащее соединение, относщееся к 7 гомологическим рядам. Широкого распространения достигают спирты, эфи-ры, карбоновые кислоты, альдегиды и кетоны биогенного происхождения.
Ключевые слова: гидротермальная система, термальная вода, органическое вещество, генезис, карбоновые кислоты.
Образец цитирования: Потурай В.А. Органические вещества в термальных водах Камчатки (кислородсодержащие соединения) // Региональные проблемы. 2021. Т. 24, № 2-3. С. 3942. DOI: 10.31433/2618-9593-2021-24-2-3-39-42.
Полуостров Камчатка является активным вулканическим регионом, который обладает мощными термоминеральными ресурсами. Формирование высокотемпературных гидротермальных систем здесь происходит в условиях резкого термоградиентного режима благодаря близкому положению магматического очага к поверхности. Одни из наиболее высокотемпературных гидротермальных систем в пределах полуострова Камчатка - Мутновская, Паратунская и Узон-гейзерная. Ранее осуществлялись исследования органического вещества средней летучести в термальных водах Камчатки [2-4, 6, 7]. Однако состав и молекулярно-массовое распределение кислородсодержащих
соединений подробно не рассматривались. Вместе с тем это многочисленная группа органических соединений, объединяющая несколько классов органических соединений, которые являются биохимически важными соединениями и участвуют во многих процессах, происходящих в системе «вода-порода-газ-органическое вещество».
Исследование термальных вод и пароводяной смеси полуострова Камчатка проводилось в летний период 2005, 2007 и 2009 гг. Для отбора проб термальной воды на органическое вещество использовалась посуда из темного стекла с притертой крышкой емкостью 0,5 дм3, предварительно промытая хромовой смесью и дистиллированной
водой. При анализе пароводяной смеси, поступающей из глубоких скважин, отбирался конденсат этой смеси. Концентрат органических соединений получали методом твердофазной экстракции. Качественный анализ органических соединений проводили на газовом хрома-томасс-спектрометре Shimadzu GCMS-QP2010S.
Кислородсодержащие органические соединения присутствуют практически во всех исследуемых термальных водах и пароводяной смеси, причем их доля в составе органического вещества средней летучести составляет значительную часть, до 80% (в среднем около 25%). Всего установлено 41 кислородсодержащее соединение. К кислородсодержащим органическим соединениям относятся спирты, альдегиды и кетоны, карбоновые кислоты и эфиры. Также сюда могут быть отнесены некоторые амиды и стероиды [1]. Это обширная группа органических соединений широко распространена в биосфере, присутствует в природных водах и имеет, вероятно, биогенное происхождение [5]. Самые «многочисленные» гомологические ряды в исследуемых водах -это карбоновые кислоты (14 соединений), эфиры (11 соединений) и спирты (5). На остальные гомологические ряды приходится 11 соединений (альдегиды, кетоны, стероиды и 1 лактам).
Характерным классом кислородсодержащих соединений в термальных водах Камчатки являются спирты, достигающие в среднем 20%. Спирты - производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены на соответствующее число гидроксильных групп
(-ОН) [1]. В исследуемых водах установлены спирты с числом атомов углерода в молекуле - С5, С8, С10, С15, С16. Наблюдается резкое преобладание четных гомологов (отношение нечетных к четным 0,2), что указывает, вероятно, на их биогенное происхождение в термальных водах исследуемых районов. Кроме спиртов широко распространены эфиры, в среднем около 18%. В исследуемых нами водах установлено 11 эфиров.
К кислородсодержащим компонентам, установленным в термальных водах, относятся также альдегиды и кетоны, занимающие в среднем 12%, и карбоновые кислоты (в среднем 10%). Молекулярно-массовое распределение карбоновых кислот указывает на явно биогенное происхождение в исследуемых водах (отношение нечетных кислот к четным в среднем 0,3). Всего установлено 14 карбоновых кислот.
К остальным гомологическим рядам кислородсодержащих соединений, установленных в термальных водах, относятся стероиды, явно биогенные компоненты, продукт животного происхождения, найденные только в одном месте - кипящий водяной котел Дачного термального поля, и лактамы или амиды, представленные только одним компонентом - 2-пирролидоном - со-единеним, содержащим наряду с углеродом, водородом и кислородом еще и азот.
Таким образом, органические соединения средней летучести, содержащие в своем составе атом кислорода, установлены практически во всех исследуемых термальных водах и пароводяной смеси Мутновского и Па-
ратунского геотермальных районов и кальдеры Узон. Всего установлено 41 кислородсодержащее соединение, относящееся к 7 гомологическим рядам. Их относительное содержание в составе органического вещества средней летучести около 25%. Широкого распространения достигают спирты, эфи-ры, карбоновые кислоты, альдегиды и кетоны. Эти соединения широко продуцируются в биосфере и имеют, вероятно, биогенное происхождение. На это указывают и особенности молекуляр-но-массового распределения карбоно-вых кислот и спиртов.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Артеменко А.И. Органическая химия: учебник для строительной специальности вузов. 5-е изд., испр. М.: Высш. шк., 2002. 559 с.
2. Галимов Э.М., Севастьянов В.С., Карпов Г.А. и др. Углеводороды из вулканического района. Нефтепро-явления в кальдере вулкана Узон на Камчатке // Геохимия. 2015. № 12. С. 1059-1068.
3. Исидоров В.А., Зенкевич И.Г., Карпов Г.А. Летучие органические соединения в парогазовых выходах некоторых вулканов и гидротермальных систем Камчатки // Вулканология и сейсмология. 1991. № 3. С. 19-25.
4. Компаниченко В.Н., Потурай В.А., Карпов Г.А. Органические соединения в термальных водах Мутновско-го района и кальдеры Узон // Вулканология и сейсмология. 2016. № 5. С. 35-50.
5. Hunt J.M. Petroleum geochemistry and geology. San Francisco: W.H. Freeman
and Company, 1979. 617 p.
6. Kompanichenko V.N. Exploring the Kamchatka geothermal region in the context of life's beginning // Life. 2019. Vol. 9. N 41.
7. Kompanichenko V.N. Thermodynamic inversion: origin of living systems. Cham: Springer International Publishing AG, 2017. 275 p.
8. Kompanichenko V.N., Poturay V.A., Shlufman K.V. Hydrothermal systems of Kamchatka as the model for pre-biotic environment // Origins of Life and Evolution of Biospheres. 2015. Vol. 45. N 1-2. P. 93-103.
REFERENCES
1. Artemenko A.I. Organicheskaya khimiya: uchebnik dlya stroitel'noi spetsial'nosti vuzov. 5-e izd., ispr. (Organic chemistry: textbook for the construction specialty of universities). Moscow: Vyssh. shk. Publ., 2002. 559 p. (In Russ.).
2. Galimov E.M., Sevast'yanov V.S., Karpov G.A. i dr. Hydrocarbons from the volcanic region. Oil occurrences in the caldera of the Uzon volcano in Kamchatka. Geokhimiya, 2015, no. 12, pp. 1059-1068. (In Russ.).
3. Isidorov V.A., Zenkevich I.G., Karpov G.A. Volatile organic compounds in steam-gas outputs of some volcanoes and hydrothermal systems of Kamchatka. Vulkanologiya i seismologiya, 1991, no. 3, pp. 19-25. (In Russ.).
4. Kompanichenko V.N., Poturai V.A., Karpov G.A. Organic compounds in the thermal waters of the Mutnovsky district and the Uzon caldera. Vul-kanologiya i seismologiya, 2016, no. 5, pp. 35-50. (In Russ.).
5. Hunt J.M. Petroleum geochemistry and geology. San Francisco: W.H. Freeman and Company, 1979. 617 p.
6. Kompanichenko V.N. Exploring the Kamchatka geothermal region in the context of life's beginning. Life, 2019, vol. 9, no. 41.
7. Kompanichenko V.N. Thermodynamic inversion: origin of living systems.
Cham: Springer International Publishing AG, 2017. 275 p.
8. Kompanichenko V.N., Poturay V.A., Shlufman K.V. Hydrothermal systems of Kamchatka as the model for prebi-otic environment. Origins of Life and Evolution of Biospheres, 2015, vol. 45, no. 1-2, pp. 93-103.
ORGANIC MATTER IN THERMAL WATERS OF KAMCHATKA (OXYGEN-CONTAINING COMPOUNDS)
V.A. Poturay
The author represents his investigation of the oxygen-containing compounds composition in sterile steam-water mixture from wells and in high-temperature springs of the Mutnovskaya, Paratunskaya and Uzonskaya hydrothermal systems. Using gas chromatography-mass spectrometry, it has been identified 42 oxygen-containing compounds belonging to 7 homologous series. Alcohols, esters, carboxylic acids, aldehydes and ketones of biogenic origin are widely distributed in the hydrothermal systems.
Keywords: hydrothermal system, thermal water, organic matter, genesis, carboxylic acids.
Reference: Poturay V.A. Organic matter in thermal waters of Kamchatka (oxygen-containing compounds). Regional'nye problemy, 2021, vol. 24, no. 2-3, pp. 39-42. (In Russ.). DOI: 10.31433/2618-9593-2021-24-2-3-39-42.
