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有机地球化学在溢油源鉴别中的应用 熊永强，李芸 中国科学院广州地球化学研究所，广东广州，5106,,0 溢油现象在石油开采、贮存、运输、加工以及消耗的各个环节普遍存在。随着人们对原油需求和消耗 的增加，溢油污染问题也日趋严重，给海洋及陆地的生态环境带来极大的威胁。溢油源的鉴别在溢油事故 的调查和处理中具有重要的实际意义。图l列出了从溢油源到溢油样品的整个溢油环节。其中石油及其炼 制品是整个溢油过程的起始端元，动植物表面、水及沉积物中的溢油残余可看作是溢油过程的终端，风化 过程则是联系两者的桥梁。为了建立溢油样品和溢油源之间的关联，需要在获取这两个端元组分组成特征 的同时，进一步了解风化作用可能对溢油组分的影响。由于石油及石油产品都是特别复杂的混合物，各种 环境背景有机质的干扰以及风化作用的影响又增加了溢油源鉴定的复杂性。有机地球化学中有关油源对比 两种分析方法，其中色谱／质谱又因为可以从分子级水平提供更丰富的有关生标化合物方面的信息，近来在 溢油研究中得到广泛应用。随着研究的深入，色谱／同位素比值质谱也将成为溢油源鉴别的一个重要工具(Li etal．．2009)。 溢油源 风化作用 溢油样品 石油及其炼制品； 扩散、蒸发、溶解、 水面(海水、河水)； 环境背景(生物成因烃、 乳化、吸附和沉降； 水体：动植物表面； 热成因烃、早期溢油) 光化学氧化；微生物降解 沉积物(土壤、海底) 图1溢油过程的示意图 1．样品前处理技术 溢油源鉴定不同于油源对比之处在于它的快速性。以往研究中比较注重分析测定和数据处理的快速， 而忽视了样品的前处理。这个过程中要求操作简便、快速，且对分析物的影响尽可能小。常规的液相萃取 富集和进样为一体的样品前处理方法，近几年得到了快速发展。本研究通过风化模拟实验并结合GC、 方法得到的正构烷烃碳同位素分布曲线是相同的，表明HF．LPME方法对于正构烷烃碳同位素组成测定没 有明显的同位素分馏。因此，HF．LPME作为一个简便、快速、廉价且环境友好的样品前处理技术，可以 用于溢油源的鉴别。 2．短期风化作用的影响 溢油的风化作用是指溢油发生后油品和空气、水以及生物接触后所发生的各种物理和化学变化，主要 包括：物理风化(如蒸发、乳化、扩散、溶解、吸附和沉降)、化学风化(光降解)和生物风化(主要是 微生物降解)等，它可能会改变原油及其制品的组成特征。由于溢油源鉴定中的比对通常是在已遭受风化 作用的油样和未风化的嫌疑油之间进行的，因此，在进行溢油源鉴别中需要考虑风化作用对溢油组成的影 响。本研究采用一个实验室内的溢油模拟实验，拟通过对原始油样以及溢油发生不同时间后残余油的组成 作者简介：熊永强，1967年7,q生，男，江西南昌，研究员，有机地球化学专业，中科院广州地球化学研究所，邮编：510640， 电话：020email：xiongyq@gig．ag．cn 进行定量测定，从分子级水平揭示短期风化作用可能对溢油组成的影响，为溢油源鉴别中诊断指标的选择 提供实验依据。 研究表明，1)原油的风化损失主要发生在最初的24小时，且以饱和烃组分的损失为主；重质燃料油 的风化损失不明显，主要以芳烃组分的损失为主。正构烷烃的分布形态中碳数大于18的部分基本不受短 期风化作用的影响，可用于海上溢油事故的溢油源鉴定。2)大多数的多环芳烃指标都明显受风化作用的 影响，不适用于溢油源的鉴定，甲基菲异构体遭受风化降解的速率相近，甲基菲指数可用于溢油源判别； 相对含量相差较大以及共溢出的存在是影响甾萜类生标化合物准确定量的两个主要因素，在实际应用中可 作为甾萜类诊断指标选择和评价的标准。3)尽管风化作用过程中低分子量的正构烷烃发生明显的损失， 但其单体同位素组成没有明显的影响，因此，正构烷烃单体化合物碳同位素的分布曲线特别适用于正烷烃 主要分布在C”C20范围和生物标志物含量较低的油制品的溢油源对比。 3．混源溢油鉴别 实际溢油样品有时存在多源混合的情况，它妨碍了溢比油和嫌疑油源的化学指纹比对，易导致错误的 et 不相关关系(D