Hydrocarbons and their derivatives in the mineral waters of the East Ussursky and Medvezhye Sites of the Shmakovka Resort

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The paper presents the initial data on the composition and relative contents of hydrocarbons and their derivatives of medium volatility in mineral water with high CO2 content from two sites at the Shmakovka field wells located in Primorsky Territory. The total organic carbon concentration and average volatile organic matter content are considered in the instrument units of measurement. The author used a field unit for solid phase extraction. The investigated waters extracts were obtained directly at the sampling site. By capillary gas chromatography-mass spectrometry, it was found a variety of organic components constituting 15 homological series. It was stated the dominance of aliphatic hydrocarbons (n-alkanes, isoalkanes, alkenes, etc.) in the studied mineral waters. The other organic substances identified in the extract of the Shmakovka deposit carbonic acid water are oxygen- and sulphur-containing compounds and aromatic (including heteroaromatic) HCs. The paper describes the molecular weight distribution of limiting hydrocarbons and calculated geochemical odd indices. For These organic compounds are assumed to have either a bacterial origin, or the result of organic residues of microbiological genesis transformation by carbon dioxide. The detected phthalic acid esters are not of instrumental origin (during chromatographic analysis), they are dissolved in mineral water. It is also assumed the anthropogenic influence on the Vostochno-Ussursky site. The conducted study of the average volatility organic components in carbonic mineral water of the Shmakovka deposit is important for both regional ecology and balneology. The obtained database on organic components in mineral waters of the well-known Far Eastern health resort may be used to reveal which of the compounds are beneficial or harmful to the human body. It can also help to detect the components indicating the anthropogenic pollution.

About the authors

V. A. Poturay

Институт комплексного анализа региональных проблем ДВО РАН

Author for correspondence.
Email: poturay85@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3357-1737
Russian Federation, ул. Шолом-Алейхема 4, г. Биробиджан, 679000

References

  1. Abramov V.Yu. Formation organic carbon composition of compound carbon dioxide mineral waters of the Essentuky, Nagutsky deposits. Razvedka i okhrana nedr, 2014, no. 5, pp. 47–51. (In Russ.). EDN: SDVDSV.
  2. Abramov V.Yu., Vavichkin A.Yu. Peculiarities of formation of thermohazochemical composition of mineral waters of the Essentuki deposit. Razvedka i okhrana nedr, 2010, no. 10, pp. 27–32. (In Russ.). EDN: MXFLQH.
  3. Artemenko A.I. Organicheskaya khimiya: uchebnik dlya stroitel’noi spetsial’nosti vuzov (Organic chemistry: textbook for construction speciality of universities). Moscow: Vysshaya shkola Publ., 2002. 559 p. (In Russ.).
  4. Vartanyan G.S. Mestorozhdeniya uglekislykh vod gorno-skladchatykh regionov (Carbon dioxide water deposits in mountainous folded regions). Moscow: Nedra Publ., 1977. 285 p. (In Russ.).
  5. Gidrogeologiya SSSR. T. 23. Khabarovskii krai i Amurskaya oblast’ (Hydrogeology of the USSR. Т. 23. Khabarovsk Krai and Amur Oblast.). Moscow: Nedra Publ., 1971. 405 p. (In Russ.).
  6. Derkacheva L.N., Kosolapov A.B., Demeev Ya.A., Skachkov O.A., Galenko E.V. Shmakovka Resort: history and modernity. Voprosy kurortologii, fizioterapii i lechebnoi fizicheskoi kul’tury, 2017, no. 1, pp. 62–66. (In Russ.). doi: 10.17116/kurort201794162-66. EDN: YHPMXD.
  7. Isidorov V.A., Zenkevich I.G., Karpov G.A. Volatile organic compounds in vapour-gas vents from some volcanoes and hydrothermal systems of Kamchatka. Vulkanologiya i seismologiya, 1991, no. 3, pp. 19–25. (In Russ.).
  8. Kalitina E.G., Kharitonova N.A., Chelnokov G.A., Vakh E.A. Microbiological composition of carbonic mineral waters of Primorsky Krai (distribution, bacterial abundance, habitat conditions). Vestnik DVO RAN, 2015, no. 5. pp. 53–62. (In Russ.). EDN: UYYSDZ.
  9. Kayukova G.P., Kiyamova A.M., Romanov G.V. Hydrothermal transformations of asphaltenes. Neftekhimiya, 2012, vol. 52, no. 1, pp. 7–16. (In Russ.). EDN: OOWKPT.
  10. Klyuev N.A., Brodskii E.S. Modern methods of mass spectrometric analysis of organic compounds. Rossiiskii khimicheskii zhurnal, 2002, vol. 46, no. 4, pp. 57–63. (In Russ.).
  11. Krylov V.A., Volkova V.V. Sources of systematic errors in the gas chromatographic determination of dialkyl-o-phthalates in water. Zhurnal analiticheskoi khimii, 2015, vol. 70, no. 5, pp. 510–516. (In Russ.). doi: 10.7868/S0044450215050084. EDN: TPWOSV.
  12. Lebedev A.T. Mass-spektrometriya v organicheskoi khimii (Mass spectrometry in organic chemistry). Мoscow: Binom. Laboratoriya znanii Publ., 2003. 493 p. (In Russ.). EDN: QKARRT.
  13. Mineral’nye vody Dal’nego Vostoka (Mineral waters of the Far East), E.M. Ivanova, E.A. Endakovoi, M.V. Antonyuk Eds. Vladivostok: Branch of DNC of Physiology and Pathology of Respiration SB RAMS, 1999. 457 p. (In Russ.).
  14. Mineral’nye vody Primor’ya (khimicheskii aspekt) (Mineral waters of Primorye (chemical aspect)), V.A. Chudaeva, O.V. Chudaev, A.N. Chelnokov, U.M. Edmunds, P. Shand. Vladivostok: Dal’nauka Publ., 1999. 163 p. (In Russ.). EDN: TIEWYH.
  15. Plyusnin A.M., Ukraintsev A.V., Chernyavskii M.K. Organic matter in carbonaceous mineral waters of Vitim plateau and East Sayan, in Geologicheskaya evolyutsiya vzaimodeistviya vody s gornymi porodami (Geological evolution of water-rock interactions). Ulan-Ude: BNTs SO RAN, 2018, pp. 68–71. (In Russ.). EDN: VKRMFO.
  16. Poturay V.A. Organic matter in hydrothermal systems of the Far East of different types and situations. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering, 2018, vol. 329, no. 11, pp. 6–16. (In Russ.). doi: 10.18799/24131830/2018/11/204. EDN: YRXOFF.
  17. Poturay V.A. Organic matter in ground- and surface waters in the area of the Annenskii geothermal field, Russian Far East. Geochemistry International, 2017, vol. 55, no. 4, pp. 393–400. (In Russ.). doi: 10.7868/S0016752517020054. EDN: YIUZBL.
  18. Poturay V.A. Organic substance in surface waters and groundwters in Kuldur deposit of thermal waters, the Far East of Russia. Vestnik KRAUNTs. Nauki o Zemle, 2013, no. 1 (21), pp. 169–182. (In Russ.). EDN: RCCSRN.
  19. Poturay V.A. Organic Matter and Molecular-Weight Distribution of Hydrocarbons in the Annenskoe Thermal Waters (Far East, Russia). Russian Geology and Geophysics, 2022, vol. 63, no. 10, pp. 1119–1132. (In Russ.). doi: 10.2113/RGG20204311. EDN: TITPJR.
  20. Poturay V.A. Application of solid-phase extraction method in the study of organic matter in hydrothermal systems of the Russian Far East. Regional’nye problemy, 2024, vol. 27, no. 4, pp. 30–48. (In Russ.). doi: 10.31433/2618-9593-2024-27-4-30-48. EDN: QRIWGK.
  21. Poturay V.A. Problems of instrumental analysis of the composition of organic compounds in natural waters. Regional’nye problemy, 2024, vol. 27, no. 3, pp. 74–76. (In Russ.). doi: 10.31433/2618-9593-2024-27-3-74-76. EDN: FNDSSN.
  22. Poturay V.A. Composition and distribution of n-paraffines in nitrogen thermal waters of the Russian Far East. Russian Journal of Pacific Geology, 2017, vol. 36, no. 4, pp. 109–119. (In Russ.). EDN: ZFTTBZ.
  23. Poturay V.A. Comparison of chemical composition of thermal, waste and ground waters of Kuldur district. Regional’nye problemy, 2010, vol. 13, no. 2, pp. 92–96. (In Russ.). EDN: TPXSFT.
  24. Poturay V.A., Strochinskaja S.S., Kompanichenko V.N. Complex biogeochemical characteristics of the Tumnin springs thermal water. Regional’nye problemy, 2018, vol. 21, no. 1, pp. 22–30. (In Russ.). EDN: YRPFZO.
  25. Poshibaeva A.R. Bacterial biomass as a source of petroleum hydrocarbons. Dissertation of cand. Sci (chemical). Мoscow, 2015. 124 p. (In Russ.). EDN: YSNZXV.
  26. Ukraintsev A.V., Plyusnin A.M. Aliphatic hydrocarbons of carbonaceous mineral and nitrogen thermal waters of Western Transbaikalia, in Geologicheskaya evolyutsiya vzaimodeistviya vody s gornymi porodami (Geological evolution of water-rock interactions). Ulan-Ude: BNC SO RAS, 2020, pp. 179–183. (In Russ.). doi: 10.31554/978-5-7925-0584-1-2020-179-183. EDN: TYAFCZ.
  27. Ukraintsev A.V., Plyusnin A.M. Application of solid-phase extraction method to analyse the composition of dissolved organic substances in carbonaceous mineral waters, in Baikal’skaya molodezhnaya nauchnaya konferentsiya po geologii i geofizike (Baikal Youth Scientific Conference on Geology and Geophysics). Ulan-Ude: Geological Institute SB RAS, 2019, pp. 90–92. (In Russ.). EDN: UQYFKH.
  28. Chelnokov A.N. Underground mineral waters of Primorsky Krai. Distribution and peculiarities of formation. Dissertation of cand. Sci (geological-mineralogical). Irkutsk: IZK SB RAS, 1997. 165 p. (In Russ.). EDN: ZJOSKX.
  29. Chelnokov G.A., Kharitonova N.A. Uglekislye mineral’nye vody yuga Dal’nego Vostoka Rossii. (Carbonaceous mineral waters in the south of the Russian Far East). Vladivostok: Dal’nauka Publ., 2008. 165 p. (In Russ.). EDN: QKIZRN.
  30. Chelnokov G.A., Kharitonova N.A., Bragin I.V. Composition and genesis of carbon dioxide mineral water gases in the south of the Russian Far East. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Geologiya i Razvedka, 2013, no. 5, pp. 42–46. (In Russ.). EDN: ROXVAJ.
  31. Chelnokova B.I. To the issue of mineral water monitoring in the Far East. Zdorov’e. Meditsinskaya ekologiya. Nauka, 2009, no. 4–5, pp. 195–197. (In Russ.). EDN: KVDTSD.
  32. Shpeizer G.M., Vasil’eva Yu.K., Ganovicheva G.M., Mineeva L.M., Rodionova V.A., Lomonosov I.S., Vang Yansin’. Organic matter in mineral waters of mountainous folded regions of central Asia. Geokhimiya, 1999, no. 3, pp. 302–311. (In Russ.).
  33. Andrade-Eiroa A., Canle M., Leroy-Cancellieri V., Cerda V. Solid phase extraction of organic compounds: a critical review. Part II. Trends in Analytical Chemistry, 2016, vol. 80, pp. 655–667. doi: 10.1016/j.trac.2015.08.014. EDN: YMIBHS.
  34. Badawy M.E.I., El Nouby M.A.M., Kimani P.K., Lim L.W., Rabea E.I. A review of the modern principles and applications of solid phase extraction techniques in chromatographic analysis. Analytical Sciences, 2022, vol. 38, pp. 1457–1487. doi: 10.1007/s44211-022-00190-8. EDN: SODPFO.
  35. Berrueta L.A., Gallo B., Vicente F. A Review of Solid Phase Extraction: Basic Principles and New Developments. Chromatographia, 1995, vol. 40, no. 7/8, pp. 474–483. EDN: RASXUW.
  36. Bray E.E., Evans E.D. Distribution of n-paraffines as a clue to recognition of source beds. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1961, vol. 22, no. 1, pp. 2–15. doi: 10.1016/0016-7037(61)90069-2.
  37. Bush R.T., McInerney F.A. Leaf wax n-alkane distributions in and across modern plants: Implications for paleoecology and chemotaxonomy. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2013, vol. 117, pp. 161–179. doi: 10.1016/j.gca.2013.04.016.
  38. Gonzalez-Barreiro C., Cancho-Grande B., Araujo-NespereiraP., Cid-Fernandez J.A., Simal-Gandara J. Occurrence of soluble organic compounds in thermal watersby ion trap mass detection. Chemosphere, 2009, no. 75, pp. 34–47. doi: 10.1016/j.chemosphere.2008.11.067. EDN: MCRUXF.
  39. Hunt J.M. Petroleum geochemistry and geology. San Francisco: W.H. Freeman and Company, 1979. 617 p.
  40. Kharitonova N.A., Chelnokov G.A., Chudaev O.V., Bragin I.V. Groundwater at Shmakovka Spa: Chemical Composition and Element Sources. Journal of Water Resource and Hydraulic Engineering, 2015, vol. 4, no. 2, pp. 126–130. doi: 10.5963/JWRHE0402001. EDN: ZNGOBP.
  41. Liang P., Xu J., Li Q. Application of dispersive liquid–liquid microextraction and high-performance liquid chromatography for the determination of three phthalate esters in water samples. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2008, vol. 609, no. 1, pp. 53–58. doi: 10.1016/j.aca.2007.12.025. EDN: KDWPNL.
  42. Meyers P.A. Applications of organic geochemistry to paleolimnological reconstructions: a summary of examples from the Laurentian Great Lakes. Org. Geochem., 2003, vol. 34, pp. 261–289. doi: 10.1016/S0146-6380(02)00168-7. EDN: BDEVOL.
  43. Mustafa M.F., Liu Y., Duan Z., Guo H., Xu S., Wang H., Lu W. Volatile compounds emission and health risk assessment during composting of organic fraction of municipal solid waste. J. Hazard. Mater, 2017, vol. 327, pp. 35–43. doi: 10.1016/j.jhazmat.2016.11.046.
  44. Psillacis E. Kalogerakis N. Hollow-fibre liquid-phase microextraction of phthalate esters from water. J. Chromatogr. A., 2003, vol. 999, no. 1–2, pp. 145–153. doi: 10.1016/S0021-9673(03)00390-X. EDN: BJCJHB.
  45. Randazzo A., Folino A., Tassi F., Tatàno F., Rosa S., Gambioli A. Volatile organic compounds from green waste anaerobic degradation at lab-scale: evolution and comparison with landfill gas. Detritus, 2022, vol. 19, pp. 63–74. doi: 10.31025/2611-4135/2022.15188. EDN: JZGAVT.
  46. Regueiro J., Llompart M., Garcia-Jares C., Garcia-Monteagudo J.C., Cela R. Ultrasound-assisted emulsification-microextraction of emergent contaminants and pesticides in environmental waters. J. Chromatogr. A., 2008, vol. 1190, no. 1–2, pp. 27–38. doi: 10.1016/j.chroma.2008.02.091. EDN: MLZWPJ.
  47. Shorland F.B. Occurrence of fatty acids with uneven-numbered carbon atoms in natural fats. Nature, 1954, vol. 174, no. 4430. pp. 603. doi: 10.1038/174603a0.
  48. Soniassy R., Sandra P., Schlett C. Water analysis: Organic micropollutants. Germany: Hewlett-Packard Company, 1994. 278 p.
  49. Umoh U.U., Li L., He J., Chen L., Dong L., Jia G., Lahajnar N., Massoth G., Schwarz-Schampera U. Unusual aliphatic hydrocarbon profiles at hydrothermal vent fields of the Central and Southeast Indian Ridges and Mid-Indian Basin. Deep-Sea Research Part II, 2021, vol. 194, 104996. doi: 10.1016/j.dsr2.2021.104996. EDN: YEATWD.
  50. Wang B., Yang J., Jiang H., Zhang G., Dong H. Chemical composition of n-alkanes and microbially mediated n-alkane degradation potential differ in the sediments of Qinghai-Tibetan lakes with different salinity. Chem. Geol., 2019, vol. 524, pp. 37–48. doi: 10.1016/j.chemgeo.2019.05.038.
  51. Zhang Y., Lee H. Low-density solvent-based vortex-assisted surfactant-enhanced-emulsification liquid-liquid microextraction combined with gas chromatography-mass spectrometry for the fast determination of phthalate esters in bottled water. J. Chromatogr. A., 2013, vol. 1274, pp. 28–35. doi: 10.1016/j.chroma.2012.12.017.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Poturay V.A.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».