Растворенное органическое вещество в контексте формирования гидрогеохимического облика северных территорий Западной Сибири.

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 20-77-10084

НазваниеРастворенное органическое вещество в контексте формирования гидрогеохимического облика северных территорий Западной Сибири.

Руководитель Иванова Ирина Сергеевна, Кандидат геолого-минералогических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука Сибирского отделения Российской академии наук , Новосибирская обл

Конкурс №50 - Конкурс 2020 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-208 - Гидрогеохимия

Ключевые слова Формирование химического состава, растворенные органические вещества, формы миграции, коллоидный перенос элементов, источники элементов, Арктика, Васюганское болото

Код ГРНТИ38.33.19

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
На территории Западной Сибири, как показали последние исследования (Шварцев С.Л. (2012; 2007; 2005), Рассказова Н.М. (2005), Крайнова С.Р., Швеца В.М., Рыженко Б.Н. (2004), Дину М.И. (2010), Савичева О.Г. (2017, 2012;2010), Покровского Д.С., Дутовой Е.М. (Дутова и др., 2008; Дутова, Покровский, 2005), М.А. Здвижкова (2005), Колубаевой Ю.В. (2016; 2015), Ивановой И.С. (2020; 2018; 2016; 2015; 2014; 2011; 2010), Т.И. Моисеенко (2016, 2013, 2012)), в подземных водах широко развит железо-марганцево-органо-аммонийный комплекс. Начиная с глубин 10–30 м, а на территории болот даже 2–5 м, подземные воды повсеместно обогащены железом, содержания которого нередко достигают 30–40 мг/л. В частности, содержание железа на севере территории превышает ПДК для питьевых вод до 100 раз. Болотные воды характеризуются высоким содержанием железа, концентрации которого по некоторым данным достигают 85 мг/л (Ермашова, 1971). По данным руководителя суммарное содержание Fe в болотных водах колеблется от 0,2 до 17,5 мг/л и в среднем составляет 3 мг/л., а содержание Сорг изменяется от 10 до 160 мг/л или составляет до 78 % от суммы минеральных веществ. Общая региональная геохимическая характеристика болотных вод приведена в работах Савичева О.Г. (2015). Значительная часть ОВ во всех типах водных объектов представлена фульво- и гуминовыми кислотами (ФК и ГК, соответственно), но присутствует широкий перечень различных соединений в микроколичествах. В том числе, обнаружены нормальные алканы, ароматические углеводороды, амины, хлор- и фосфорсодержащие органические соединения, спирты, альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты и их производные (Алтунина и др., 2017; Шварцев и др., 2012; Конторович и др., 2000). Актуальность исследования геохимии растворенных органических веществ связана не только с неконтролируемыми процессами изменения климата (прежде всего таяние мерзлоты и освобождение органических веществ), но и возрастающей антропогенной деятельностью, связанной с добычей углеводородного сырья на исследуемой территории. Установлено, что воды большинства рек на территории нефтедобывающих комплексов в результате аварийных ситуаций загрязнены нефтепродуктами, фенолами (Сваровская и др., 2013; Алтунина и др., 2011), которые с поверхностным стоком мигрируют и оказывают негативное воздействие не только на поверхностные, но и на подземные воды. Данные факторы могут привести к значительным изменениям химического состава природных вод (увеличение концентраций растворенного углерода и связанных с ним металлов и биогенных элементов, закисление вод). Настоящим проектом предусматривается комплексный подход к изучению формирования химического состава подземных вод в рамках концепции взаимодействия в системе вода-порода-органическое вещество применительно к северным территориям Западной Сибири. Состав природных вод определяется разностью между растворяемыми горными породами и образующимися вторичными минералами. Водный раствор на любой стадии формирует ту или иную вторичную фазу, с которой находится в химическом равновесии. Настоящий подход разработан группой С.Л. Шварцева и эффективно применяется в немерзлотной зоне Западной Сибири (Иванова И.С. и др., 2016, 2014; Lepokurova O.E., Ivanova I.S., 2014; Ivanova I.S. et al, 2013; Колубаева Ю.В., 2015; Новиков Д.А., 2017, 2019; Савичев О.Г., 2018; Солдатова Е.А., 2016; Гусева Н.В., 2018; Хващевская А.А., Копылова Ю.Г., 2019 и др.). Однако, на исследуемой территории дополнительным источником не только химических элементов, но и органических веществ, являются болотные и поверхностные воды, формирующиеся в термокарстовых озерах, а также нефтепродукты. Поступление элементов в эту систему из другого источника влияет на характер геохимической среды, что приводит к перераспределению элементов в определенных пропорциях между вторичным продуктом и водным раствором. При обосновании механизмов формирования химического состава рассматриваемых вод необходимо оценить степень их обогащения химическими элементами, а именно соотношение масштабов поступления элементов в воды при растворении органических веществ и горных пород различного состава и их выпадения с формирующейся вторичной минеральной фазой, а также масштабы преобразования органических веществ. Важнейшим аспектом при применении этого подхода является определение форм нахождения ключевых элементов, определяющих образование вторичных минералов (Fe, Al, Mn). В частности, органические комплексы Fe3+ и Al3+ способны уменьшать свободные концентрации этих элементов на несколько порядков. В этой связи особенно важным представляется использование ультрафильтрационного и диализного разделения коллоидов, разработанного в ИЭПС ФИЦКИА (Архангельск), а также экспериментальное и физико-химическое моделирование по соосаждению элементов с гидроксидами железа, растворенными органическими веществами. Научная новизна настоящего проекта заключается в комбинированном, мультидисциплинарном подходе к исследованию формирования химического состава природных вод различных ландшафтных зон (юная тайга, северная тайга, субарктика, Арктика) Западной Сибири. Данный проект включает в себя натурные наблюдения на пилотных объектах, лабораторное экспериментальное и физико-химическое моделирование геохимических процессов формирования химического состава природных вод в зависимости от климатических изменений и под влиянием локальных антропогенных воздействий, связанных, в том числе, с разведкой и добычей нефтяных углеводородов. На основе полученных данных будут изучены геохимические особенности распределения РОВ в различных геохимических средах, источники их поступления, структурно-групповые особенности в контексте сезонной динамики на основе так называемых биомаркеров (алканы, стероиды, терпеноиды, и т.д.), что позволит сформулировать роль растворенных органических веществ в перераспределении химических элементов в водах.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Иванова И.С., Корнеев Д.С., Король И.С., Волкова Н.А. Особенности распределения растворенного органического вещества и его групповой состав в природных водах ключевого участка вблизи п. Ханымей (Ямало-Ненецкий автономный округ, Россия) Геологическая эволюция взаимодействия воды с горными породами, Материалы четвертой Всероссийской научной конференции с международным участием (г. Улан-Удэ, 17-20 августа 2020 г.). – 2020. – С. 151–155 (год публикации - 2020)
10.31554/978-5-7925-0584-1-2020-151-155

2. Колубаева Ю.В. Химический состав подземных вод источников нецентрализованного водоснабжения Томского района томской области и его возможное влияние на здоровье человека Геологическая эволюция взаимодействия воды с горными породами, Сборник материалов четвертой Всероссийской научной конференции с международным участием. Геологический институт СО РАН. Улан-Удэ, 2020. С. 159-162 (год публикации - 2020)
10.31554/978-5-7925-0584-1-2020-159-162

3. Колубаева Ю.В., Иванова И.С. Проблемы использования источников нецентрализованного водоснабжения на территории юга Томской области Вода и экология: проблемы и решение, Вода и экология: проблемы и решения. – 2020. - № 4(84). – С. 3-15. (год публикации - 2020)
10.23968/2305-3488.2020.25.4.3-15

4. Трифонов Н.С. Гидрогеологические особенности Юрубчено-Тохомского нефтегазоконденсатного месторождения Нефтяное хозяйство, Нефтяное хозяйство. 2021. № 2. С. 50-55. (год публикации - 2021)
10.24887/0028-2448-2021-2-50-55

5. Иванова И.С., Трифонов Н.С., Солдатова Е.А., Сидкина Е.С. Формы миграции химических элементов в природных водах ключевого участка вблизи п. Ханымей (Ямало-Ненецкий автономный округ, Россия) Глобальные проблемы Арктики и Антарктики, Сборник науч. материалов Всерос. конф. с междунар. участием / отв. ред. акад. РАН А. О. Глико, акад. РАН А. А. Барях, чл.-корр. РАН К. В. Лобанов, чл.-корр. РАН И. Н. Болотов. – Архангельск, 2020. С. 451-455 (год публикации - 2020)

6. Волкова Н.А., Иванова И.С., Чуйкина Д.И., Король И.С. Содержание полициклических ароматических углеводородов в воде и донных отложениях оз. Кирилл-Выслор (ХМАО, Россия) Подземная гидросфера: Материалы XXIII Всероссийского совещания по подземным водам востока России с международным участием, с.321-325 (год публикации - 2021)

7. Трифонов Н.С., Колубаева Ю.В., Иванова И.С. Гидрогеологические условия северной части Иртыш-Обского артезианского бассейна Подземная гидросфера: XXIII Совещание по подземным водам Сибири и Дальнего Востока с международным участием, с.116-121 (год публикации - 2021)

8. Иванова И.С., Ворона А.А., Колубаева Ю.В. Микробиологический состав речных вод северных территорий Западной Сибири Проблемы геологии и освоения недр: Труды XXV Международного симпозиума им. акад. М.А. Усова студентов и молодых ученых, посвященного 120-летию горно-геологического образования в Сибири, 125-летию со дня основания Томского политехнического университета, Т. 1 - с.248-249 (год публикации - 2021)

9. Иванова И.С., Савичев О.Г., Трифонов Н.С., Колубаева Ю.В., Волкова Н.А. Major-Ion Chemistry and Quality of Water in Rivers of Northern West Siberia Water, № 13, 3107 (год публикации - 2021)
10.3390/w13213107

10. Иванова И.С., Колубаева Ю.В. Тяжелые металлы в поверхностных водах Ямало-Ненецкого автономного округа Новые вызовы фундаментальной и прикладной геологии нефти и газа - XXI век: Всероссийская научная конференция с участием иностранных ученых, посвященной 150-летию академика АН СССР И.М. Губкина и 110-летию академика АН СССР и РАН А.А. Трофимука, с.67-70 (год публикации - 2021)
10.25205/978-5-4437-1248-2-67-70

11. Соколов Д.А., Сиромля Т.И., Иванова И.С., Солдатова Е.А. Specificity of formation of the elemental composition of oligotrophic peat soils in the northern territories of Western Siberia "Recent Innovations and Perspectives on Land Resources Management and Sustainable Agriculture", Cham, Switzerland (год публикации - 2022)

12. Соколов Д.А., Иванова И.С., Сиромля Т.И., Солдатова Е.А., Колубаева Ю.В. Elemental composition of the oligotrophic peat soils in Yamalo-Nenets Autonomous District (Western Siberia) IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. VI INTERNATIONAL FIELD SYMPOSIUM West Siberian Peatlands and Carbon Cycle: Past and Present (Khanty-Mansiysk, Russia 27 june - 7 july 2021), 1093 012001 (год публикации - 2022)
10.1088/1755-1315/1093/1/012001

13. Соколов Д.А., Иванова И.С., Сиромля Т.И. Элементный состав торфяных олиготрофных почв ЯНАО Западно-Сибирские торфяники и цикл углерода: прошлое и настоящее. Материалы шестого Международного полевого симпозиума (Ханты-Мансийск, 28 июня – 08 июля 2021), с. 139-141 (год публикации - 2021)

14. Лепокурова О.Е., Трифонов Н.С. Миграционные формы гумусовых кислот в подземных водах угленосных отложений. Новые вызовы фундаментальной и прикладной геологии нефти и газа - XXI век: Материалы Всероссийской научной конференции с участием иностранных ученых, посвященной 150-летию академика АН СССР И.М. Губкина и 110-летию академика АН СССР и РАН А.А. Трофимука, c. 75-77 (год публикации - 2021)
10.25205/978-5-4437-1248-2-75-77

15. Лепокурова О.Е., Трифонов Н.С., Домрочева Е.В. Миграционные формы основных ионов в подземных водах угленосных отложений Кузбасса с акцентом на соединения с гумусовыми кислотами (по результатам моделирования). Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов., Т. 333. № 3. С. 76–89 (год публикации - 2022)
10.18799/24131830/2022/3/3464

16. Солдатова Е. А., Торопов А. С., Сидкина Е. Се., Конышев А. А., Иванова И. С. Химический состав вод малых водотоков Кугдинского массива и его обрамления (Восточная Сибирь). Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов., Т. 333. № 3. С. 111–125 (год публикации - 2022)
10.18799/24131830/2022/3/3469

17. Лепокурова О.Е., Иванова И.С., Трифонов Н.С., Колубаева Ю.В., Соколов Д.А. Растворенные формы миграций гумусовых кислот в поверхностных водных объектах Ямало-Ненецкого автономного округа (DISSOLVED FORMS OF MIGRATION OF HUMIC SUBSTANCES IN SURFACE WATER BODIES OF THE YAMAL-NENETS AUTONOMOUS DISTRICT) Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов., - Т.333. - №5. - С.56-69. (год публикации - 2022)
10.18799/24131830/2022/5/3564

18. Солдатова Е.А., Иванова И.С., Колубаева Ю.В., Соколов Д.А. Особенности формирования химического состава поверхностных вод арктических территорий Западной Сибири Геохимия, том 67, № 11, с. 1142-1156 (год публикации - 2022)
10.31857/S0016752522100090

19. Шварцева О.С., Скрипкина Т., Гаськова О., Подгорбунских Е. Modification of natural peat for removal of copper ions from aqueous solutions Water, 14, 2114 (год публикации - 2022)
10.3390/w14132114

20. Соколов Д.А., Иванова И.С., Морозов С.В., Пчельникова Т.Г., Солдатова Е.А. Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Oligotrophic Peat Soils of the Northern Territories of Western Siberia Eurasian Soil Science, 55 (10), pp. 1360–1370 (год публикации - 2022)
10.1134/S1064229322100143

21. Колубаева Ю.В., Иванова И.С., Широкова Л.С. Оценка риска развития неканцерогенных эффектов при использовании воды нецентрализованных источников водоснабжения Томской области ГИГИЕНА И САНИТАРИЯ, Выпуск 9 , Том 101 , 2022. - С. 1111-1118 (год публикации - 2022)
10.47470/0016-9900-2022-101-9-1111-1118

22. Лепокурова О.Е., Иванова И.С., Пыряев А.Н. Использование стабильных изотопов водорода, кислорода и углерода при интерпретации условий формирования поверхностных водных объектов Ямало-Ненецкого автономного округа Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов (год публикации - 2023)

23. Соколов Д.А., Иванова И.С., Сиромля Т.И. Content and mobility of metals in oligotrophic peat soils of the cryolithozone in Western Siberia Eurasian Soil Science, 2023, Vol. 56, No. 12, pp. 1925–1939. (год публикации - 2023)
10.1134/S1064229323602251

24. Иванова И.С., Волкова Н.А., Колубаева Ю.В., Соколов Д.А. Органические микропримеси в речных водах севера Западной Сибири Водные и экологические проблемы Сибири и Центральной Азии. Материалы IV Всероссийской научной конференции с международным участием: в 3 т., Том 2. - C. 46-54 (год публикации - 2022)

25. Волкова Н.А., Иванова И.С. Полициклические ароматические углеводороды в донных осадках рек северных территорий Западной Сибири Водные и экологические проблемы Сибири и Центральной Азии. Материалы IV Всероссийской научной конференции с международным участием: в 3 т., Том 2. -С. 15-20 (год публикации - 2022)

Публикации