基于同步荧光光谱和GC-MS指纹特征的溢油鉴别方法研究
随着海上石油开采业的发展，由于海洋运输业的廉价性，海洋溢油事件逐年增加。溢油严重地影响海洋生态环境，是海洋污染的主要来源之一，成为人们日益关注的焦点。海洋溢油鉴别对于找出明确的污染源，评估及预测溢油对环境的破坏，解决法律上的责任纠纷，以及选择采取有效的溢油应急处理措施都具有重要的指导意义。
本文选取2种汽油、1种柴油、1种润滑油、17种原油共21种油品，将其中4种原油置于室外进行自然风化，考察了风化1，3，5，10，15，35天后的风化油和21种原始油品的3种浓度的环己烷油溶液(5 mg/L，500 mg/L，5000 mg/L)的同步荧光光谱，并且测定了21种油品的气相色谱-质谱(GC-MS)，提出了先应用高浓度油溶液(500 mg/L)的同步荧光光谱粗分油样，再结合GC-MS法匹配油样的溢油鉴别方法。本论文的主要研究成果如下：
1.考察了不同种类油品的同步荧光光谱特征。结果表明：汽油、柴油和润滑油的低浓度溶液(5 mg/L)的同步荧光光谱光谱特征明显，与原油的差异很大。分析原油的不同浓度环己烷油溶液的荧光光谱，结果表明：5 mg/L、500 mg/L和5000 mg/L的原油溶液分别在激发波长260 nm-460 nm、300 nm-600 nm和400 nm-800 nm间有荧光特征。低浓度溶液(5 mg/L)的同步荧光光谱间峰数和峰位大致相同，原油谱图间的差异较小；高浓度原油溶液(500 mg/L和5000 mg/L)的同步荧光光谱之间差异更明显。
2.分析了17种原油和其中4种原油风化过程的同步荧光光谱，建立了原油的同步荧光光谱指纹数据库。首先，目视比较风化油与其原始油样的同步荧光光谱，峰强随风化时间的增长依次降低，油溶液浓度为5 mg/L和500 mg/L的光谱谱形和峰位变化很小，而油溶液浓度为5000 mg/L的光谱谱形变化较小，但峰位向长波方向有一定位移。然后，用主成分分析分别处理5 mg/L，500 mg/L，5000 mg/L及组合3种浓度的同步荧光光谱特征。得到的主成分得分投影图表明：浓度为500 mg/L和5000 mg/L的同步荧光光谱都比5 mg/L时区分原油的效果好；油浓度为5000mg/L时，原油光谱间的差异大，但光谱受风化的影响大，而油浓度为500 mg/L时，光谱受风化的影响相对较小。因此，500 mg/L的油溶液的同步荧光光谱区分原油的效果最好。本文选择500 mg/L油溶液的300 nm-600 nm间的同步荧光光谱作为原油的光谱指纹特征，用以建立粗分油样的油指纹数据库。
3.建立了油品的GC-MS指纹数据库。应用GC-MS测定了21种油品的正构烷烃、多环芳烃及甾、萜类生物标志物指纹特征，并根据文献分析了一系列基于饱和烷烃、多环芳烃(包括烷基化多环烷烃)及甾、萜类生物标记化合物的诊断比，用以建立匹配油样的油指纹数据库。
4.鉴别了一个已风化的原油样品的归属。从17种原油中选取1种原油的一个风化油样作为未知油样，首先应用高浓度(500 mg/L)油溶液的同步荧光特征粗分油样，再结合GC-MS法进行油样匹配，成功地鉴别出油样的来源。该结果表明：高浓度同步荧光光谱法(500 mg/L)结合GC-MS法鉴别溢油快速、可靠，在溢油鉴别中有一定的应用价值。
综上所述，本文首次选用高浓度(500 mg/L)油溶液的同步荧光光谱粗分原油，提出了先应用高浓度同步荧光光谱粗分油样，再结合GC-MS法匹配油样的溢油鉴别方案。组建了油样的同步荧光光谱和GC-MS指纹数据库，分别用来粗分油样和匹配油样；应用主成分分析法对风化油样进行数字化鉴别。研究结果表明：本文所提出的鉴别方法快速可靠，在溢油鉴别中有一定的应用价值。
同步荧光光谱;GC-MS指纹;溢油鉴别;海上石油开采;海洋溢油事件;污染源
中国海洋大学
硕士
分析化学
张前前
2009
中文
X55;O657.31
82
2009-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）