海面溢油风化与鉴定技术研究

论文摘要

随着海洋石油开采和海上石油运输的快速发展,溢油事故不断发生,造成了对海洋生物和海洋自然资源的严重损害。了解溢油的风化和鉴别溢油来源,对于污染损害评估和解决责任争端是极其重要的。无论是来自不同产地的油品,还是经过不同的精炼工艺的油品,它们具有明显区别于其它油品的分子特征,这些具有明显区别的分子特征称为“指纹”。溢油进入环境中经历了一系列的风化作用,主要包括挥发、溶解、分散、乳化、光化学氧化、微生物降解等,这些作用会减少沉积物和水中的石油烃浓度并改变油品的化学组分。因此增加了残余油对环境影响鉴定的困难性。只是依靠溢油风化后现场采集油样分析溢油风化规律是远远不够的,如何主动的、系统的掌握溢油各因素对溢油的风化规律,对于准确进行鉴定溢油源起到至关重要的作用。本文通过特制的溢油风化模拟装置对重质燃料油、轻质燃料油、船舶燃料油三种油品进行了同期风化实验,采用气-质联用仪（GC-MS）对风化样品中的正构烷烃、多环芳烃、生物标志物分别进行了检测,通过谱图和特征分析,研究了油品的风化规律及常用特征比值的变化。同时,对溢油样本和现场采集的可疑油源及其他对比油样进行了标志物分析、比对,进一步确定了该油品中可靠的溢油标志物,从而为油源鉴定提供了科学依据。本文研究结果表明:（1）正构烷烃特征比值C17/Pr、C18/Ph、Pr/Ph、（C19 + C20）/（C21 + C22）在不同油品间的差异较为明显,对于未风化的油品间的鉴别具有重要的作用。并且在较为轻度的风化时间内（7天）,该几项比值较为稳定,可作为溢油鉴定指标。（2）多环芳烃比值C2D/C2P、C3D/C3P、∑P/（∑D+∑P）在中度风化（30天）时间内,保持稳定,可作为溢油鉴定指标,C1D （m/z=198）、C1P（m/z=192）可作为轻度风化的鉴定指标。（3）环烷烃生物标志物特征比值在该风化时间范围内始终保持稳定,可结合其他指标作为中度以及重度风化油品鉴定的依据。（4）五类多环芳烃物质中,萘类风化速度最快,其次为芴类、二苯并噻吩类、菲类,屈类组分不易风化。（5）三种油品由于物理性质及相对含量等性质的不同,在不同特征比值的变化幅度及风化速度上存在一些差异。（6）通过利用正构烷烃（含姥鲛烷、植烷）特征比值的差值的绝对平均值,以及多环芳烃及生物标志物的特征比值的t检验分析对实际溢油事件进行鉴别,使得溢油鉴别更加科学化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 溢油
• 1.1.1 溢油污染现状
• 1.1.2 重大溢油事故
• 1.2 溢油鉴定技术
• 1.2.1 油指纹
• 1.2.2 国内外油指纹鉴别研究进展
• 1.3 样品分析技术
• 1.4 图谱解析技术发展
• 1.4.1 正构烷烃（C8-C40）和有选择的类异戊二烯姥鲛烷和植烷
• 1.4.2 EPA 优先控制多环芳烃和烷基化多环芳烃同系物
• 1.4.3 生物标志化合物萜烷和甾烷
• 1.4.4 TPH、不可分离的复杂混合物（UCMs）
• 1.4.5 其它
• 2 研究意义、内容、技术路线与创新点
• 2.1 研究意义
• 2.2 研究内容
• 2.3 技术路线
• 2.4 创新点
• 3 材料与方法
• 3.1 仪器和试剂
• 3.1.1 仪器
• 3.1.2 试剂
• 3.2 风化实验
• 3.3 样品处理
• 3.4 样品分析
• 4 风化实验结果与讨论
• 4.1 全扫描谱图分析
• 4.2 正构烷烃（含姥鲛烷、植烷）
• 4.2.1 正构烷烃（含姥鲛烷、植烷）含量分布
• 4.2.2 特征比值分析
• 4.2.3 风化对正构烷烃的影响
• 4.3 多环芳烃PAH
• 4.3.1 多环芳烃含量分布
• 4.3.2 特征比值
• 4.3.3 风化对多环芳烃的影响
• 4.4 环烷烃生物标志物（甾烷和萜烷）
• 4.4.1 生物标志物特征比值
• 4.4.2 风化对生物标志物特征比值的影响
• 5 溢油案例分析与鉴定
• 5.1 溢油样品
• 5.2 结果分析与讨论
• 5.2.1 全扫描谱图
• 5.2.2 正构烷烃（含姥鲛烷和植烷）
• 5.2.3 多环芳烃
• 5.2.4 环烷烃生物标志物（甾烷和萜烷）
• 5.3 基于特征比值的t 检验分析
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 今后工作
• 参考文献
• 致谢