原油中多環(huán)芳烴的熒光光譜實(shí)驗(yàn)及量子化學(xué)理論計(jì)算研究.pdf

1、溢油事故嚴(yán)重危害著海洋環(huán)境和人類健康生活，熒光光譜技術(shù)是主要溢油指紋鑒別技術(shù)之一。多環(huán)芳烴是原油的主要成分，熒光光譜活性較強(qiáng)，且其在不同的原油中有不同的組成比例，在熒光鑒別油種中起到重要作用。
　　 本文以原油和原油中的主要熒光光譜活性成分多環(huán)芳烴為主要研究對(duì)象，進(jìn)行相關(guān)的熒光光譜實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算研究，為熒光光譜在溢油鑒別中的應(yīng)用提供理論指導(dǎo)，以期提高基于熒光光譜的溢油油種鑒別的識(shí)別能力。
　　 實(shí)驗(yàn)方面，在總結(jié)前人的多環(huán)

2、芳烴熒光光譜實(shí)驗(yàn)及原油油種的熒光光譜鑒別技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了多環(huán)芳烴的同步熒光光譜研究，得出多環(huán)芳烴的熒光特性與結(jié)構(gòu)、濃度的大小等都有影響；提出了在較低非線性濃度范圍內(nèi)采集溢油嫌疑樣品的同步熒光光譜，獲取其訓(xùn)練樣本集，利用主成分分析法提取其特征光譜，結(jié)合徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)肇事樣本和嫌疑樣本進(jìn)行模式識(shí)別的方法。通過對(duì)相近油源原油樣品分類識(shí)別研究表明：該方法僅需單次對(duì)肇事樣本同步光譜的測(cè)量，再借助數(shù)據(jù)分析，就可以很好的區(qū)分相近油源的溢油樣

3、品，外擾對(duì)識(shí)別率的影響也不大。RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法識(shí)別率在92％左右。該結(jié)論對(duì)海洋環(huán)境中溢油的實(shí)時(shí)檢測(cè)及油指紋數(shù)據(jù)信息庫的建立有重要意義。
　　 理論上，本文應(yīng)用Gaussian03量子化學(xué)程序?qū)Χ喹h(huán)芳烴熒光光譜進(jìn)行了研究，選擇Hartree-Fock方法和6-31+g(d，p)基組，利用CIS計(jì)算激發(fā)態(tài)，計(jì)算了多環(huán)芳烴的吸收光譜和發(fā)射光譜，得出多環(huán)芳烴的吸收光譜和發(fā)射光譜與其結(jié)構(gòu)、前線軌道、偶極矩都有關(guān)系，研究了環(huán)數(shù)、排列方式、

4、取代基對(duì)多環(huán)芳烴特征光譜的影響。當(dāng)用不同波長的光照射多環(huán)芳烴分子的時(shí)候，受結(jié)構(gòu)影響其光譜形狀與激發(fā)光沒有關(guān)系，但是強(qiáng)度卻隨激發(fā)波長的不同而變化，當(dāng)激發(fā)波長固定在最大峰位處，得到的熒光光譜的強(qiáng)度也就最大，可以根據(jù)不同多環(huán)芳烴分子的特征波長和峰值來鑒別多環(huán)芳烴。并且就實(shí)驗(yàn)與理論計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行了比較，理論相比實(shí)驗(yàn)同樣可以得出相對(duì)準(zhǔn)確的結(jié)果，避免了實(shí)驗(yàn)的繁瑣和浪費(fèi)，且理論計(jì)算的熒光光譜可以擬合混合物發(fā)射光譜，理論同實(shí)驗(yàn)整體上對(duì)比，可以定性地解釋

5、實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為實(shí)驗(yàn)機(jī)理解釋提供支持。同時(shí)考慮了溶劑效應(yīng)對(duì)多環(huán)芳烴的熒光光譜的影響，通過計(jì)算得到，添加溶劑效應(yīng)后，多環(huán)芳烴分子的熒光波長都有所增加，躍遷強(qiáng)度也明顯加強(qiáng)，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果更接近。通過對(duì)幾種不同溶劑的比較，同一物質(zhì)在不同的溶劑中，熒光光譜的位置和強(qiáng)度都有差別。但同一芳烴在不同的溶劑中光譜變化不大，且通過對(duì)不同多環(huán)芳烴加入環(huán)己烷和水的溶劑效應(yīng)，得出兩者對(duì)多環(huán)芳烴熒光光譜特征影響很小，在實(shí)驗(yàn)過程中基本不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為溢油識(shí)別奠定