基于同步熒光光譜和GC-MS指紋特征的溢油鑒別方法研究.pdf

1、隨著海上石油開采業(yè)的發(fā)展，由于海洋運(yùn)輸業(yè)的廉價(jià)性，海洋溢油事件逐年增加。溢油嚴(yán)重地影響海洋生態(tài)環(huán)境，是海洋污染的主要來源之一，成為人們?nèi)找骊P(guān)注的焦點(diǎn)。海洋溢油鑒別對于找出明確的污染源，評估及預(yù)測溢油對環(huán)境的破壞，解決法律上的責(zé)任糾紛，以及選擇采取有效的溢油應(yīng)急處理措施都具有重要的指導(dǎo)意義。 本文選取2種汽油、1種柴油、1種潤滑油、17種原油共21種油品，將其中4種原油置于室外進(jìn)行自然風(fēng)化，考察了風(fēng)化1，3，5，10，15，35天

2、后的風(fēng)化油和21種原始油品的3種濃度的環(huán)己烷油溶液(5 mg/L，500 mg/L，5000 mg/L)的同步熒光光譜，并且測定了21種油品的氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)，提出了先應(yīng)用高濃度油溶液(500 mg/L)的同步熒光光譜粗分油樣，再結(jié)合GC-MS法匹配油樣的溢油鑒別方法。本論文的主要研究成果如下： 1.考察了不同種類油品的同步熒光光譜特征。結(jié)果表明：汽油、柴油和潤滑油的低濃度溶液(5 mg/L)的同步熒光光譜光譜特征明

3、顯，與原油的差異很大。分析原油的不同濃度環(huán)己烷油溶液的熒光光譜，結(jié)果表明：5 mg/L、500 mg/L和5000 mg/L的原油溶液分別在激發(fā)波長260 nm-460 nm、300 nm-600 nm和400 nm-800 nm間有熒光特征。低濃度溶液(5 mg/L)的同步熒光光譜間峰數(shù)和峰位大致相同，原油譜圖間的差異較小；高濃度原油溶液(500 mg/L和5000 mg/L)的同步熒光光譜之間差異更明顯。 2.分析了17種原

4、油和其中4種原油風(fēng)化過程的同步熒光光譜，建立了原油的同步熒光光譜指紋數(shù)據(jù)庫。首先，目視比較風(fēng)化油與其原始油樣的同步熒光光譜，峰強(qiáng)隨風(fēng)化時(shí)間的增長依次降低，油溶液濃度為5 mg/L和500 mg/L的光譜譜形和峰位變化很小，而油溶液濃度為5000 mg/L的光譜譜形變化較小，但峰位向長波方向有一定位移。然后，用主成分分析分別處理5 mg/L，500 mg/L，5000 mg/L及組合3種濃度的同步熒光光譜特征。得到的主成分得分投影圖表明：

5、濃度為500 mg/L和5000 mg/L的同步熒光光譜都比5 mg/L時(shí)區(qū)分原油的效果好；油濃度為5000mg/L時(shí)，原油光譜間的差異大，但光譜受風(fēng)化的影響大，而油濃度為500 mg/L時(shí)，光譜受風(fēng)化的影響相對較小。因此，500 mg/L的油溶液的同步熒光光譜區(qū)分原油的效果最好。本文選擇500 mg/L油溶液的300 nm-600 nm間的同步熒光光譜作為原油的光譜指紋特征，用以建立粗分油樣的油指紋數(shù)據(jù)庫。 3.建立了油品的G

6、C-MS指紋數(shù)據(jù)庫。應(yīng)用GC-MS測定了21種油品的正構(gòu)烷烴、多環(huán)芳烴及甾、萜類生物標(biāo)志物指紋特征，并根據(jù)文獻(xiàn)分析了一系列基于飽和烷烴、多環(huán)芳烴(包括烷基化多環(huán)烷烴)及甾、萜類生物標(biāo)記化合物的診斷比，用以建立匹配油樣的油指紋數(shù)據(jù)庫。 4.鑒別了一個(gè)已風(fēng)化的原油樣品的歸屬。從17種原油中選取1種原油的一個(gè)風(fēng)化油樣作為未知油樣，首先應(yīng)用高濃度(500 mg/L)油溶液的同步熒光特征粗分油樣，再結(jié)合GC-MS法進(jìn)行油樣匹配，成功地鑒別

7、出油樣的來源。該結(jié)果表明：高濃度同步熒光光譜法(500 mg/L)結(jié)合GC-MS法鑒別溢油快速、可靠，在溢油鑒別中有一定的應(yīng)用價(jià)值。 綜上所述，本文首次選用高濃度(500 mg/L)油溶液的同步熒光光譜粗分原油，提出了先應(yīng)用高濃度同步熒光光譜粗分油樣，再結(jié)合GC-MS法匹配油樣的溢油鑒別方案。組建了油樣的同步熒光光譜和GC-MS指紋數(shù)據(jù)庫，分別用來粗分油樣和匹配油樣；應(yīng)用主成分分析法對風(fēng)化油樣進(jìn)行數(shù)字化鑒別。研究結(jié)果表明：本文所