普通熒光譜圖法鑒別海上溢油研究

宋成文，劉 瑀 李 穎, 韓云利, 郭菁菁 (大連海事大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 大連 116026)

普通熒光譜圖法鑒別海上溢油研究

宋成文，劉 瑀 李 穎, 韓云利, 郭菁菁 (大連海事大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 大連 116026)

溢油鑒別是確定海上溢油事故污染源的重要的科技手段。采用普通熒光光譜法對(duì)16種油品的譜圖信息進(jìn)行提取鑒別。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，對(duì)于不同種類(lèi)的油品，由于其熒光光譜譜圖信息相差較大，使用普通熒光光譜法很容易就可以區(qū)分開(kāi)；而對(duì)于同一類(lèi)型油品，由于其組分特征相似，熒光光譜的特征峰數(shù)目及其峰谷位置相近，鑒別起來(lái)存在一定困難。因此，在實(shí)際操作中可以考慮將普通熒光光譜法作為溢油鑒別程序中的初選步驟。

溢油；鑒別；熒光光譜；指紋

溢油進(jìn)入海洋環(huán)境后，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的危害，迅速、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)溢油事故并鑒別海面溢油源，對(duì)海面環(huán)境管理和防止具有重要的意義。然而由于溢油進(jìn)入海洋后，在一系列物理、化學(xué)和生物等因素的作用下，歷經(jīng)擴(kuò)展、離散、遷移、揮發(fā)、溶解等過(guò)程[1,2],油的組成和性質(zhì)發(fā)生一系列變化，從而使油品固有的可顯示指紋受到不同程度的干擾和破壞，從而給海面溢油鑒別帶來(lái)一定的困難。長(zhǎng)期以來(lái)，比較通用的鑒別方法有熒光光譜法、紅外光譜法、氣相色譜法等[3]。其中熒光光譜法作為“指紋”信息來(lái)源的多環(huán)化合物，其水溶性揮發(fā)性都比較小，自然風(fēng)化速度也相對(duì)較慢，在熒光光譜上基本不受時(shí)間變化的影響；同時(shí)熒光光譜法具有靈敏度高、選擇性好、取樣量少、分析結(jié)果快速等優(yōu)點(diǎn)[4,5]。因此，熒光光譜法用于鑒別海面溢油源是目前溢油源鑒別的重要手段之一。筆者采用普通熒光光譜法對(duì)16種不同的油樣品進(jìn)行分析鑒別,提取相應(yīng)指紋信息。

1 試 驗(yàn)

1.1油樣

選用16種不同油品進(jìn)行試驗(yàn)，包括重柴油380 (X1)、重柴油180(X2)、柴油10# (X3)、柴油0#(X4)、汽油93#(X5)、汽油90#(X6)、潤(rùn)滑油(X7)、俄羅斯原油(X8)、大慶原油(X9)、 南巴原油(X10) 、澳大利亞原油(X11)、利比亞原油(X12)、利比里亞原油(X13)、阿塞拜疆原油(X14)、阿爾及利亞原油(X15)、阿拉伯原油(X16)。

1.2樣品分析

采用干凈的稱(chēng)量瓶稱(chēng)量0.05g油樣。用正己烷直接將油洗入干凈的10ml的離心管中，至于旋渦混合器上震蕩使油樣全部溶解，配置成2.0g/L的貯備液。用微量注射器吸取40μl溶于10ml的棕色玻璃容量瓶中并定容，配置成2mg/L待測(cè)液，靜止30min，并在進(jìn)行分析前再搖數(shù)次以確保油全部溶解均勻。然后，使用美國(guó)Varian公司Eclipse熒光分光光度計(jì)，依次將激發(fā)波長(zhǎng)固定在250nm處，發(fā)射波長(zhǎng)在270～600nm范圍內(nèi)進(jìn)行樣品掃描，同時(shí)記錄下激發(fā)波長(zhǎng)處的發(fā)射光譜圖。

2 結(jié)果與討論

熒光分析包括2種譜的測(cè)定，即激發(fā)光譜和發(fā)射光譜。有機(jī)化合物吸收一定頻率的光后，引起分子中的電子躍遷，每一躍遷都對(duì)應(yīng)著吸收一定的能量(即一定波長(zhǎng))，如果連續(xù)頻率的光不斷地照射物質(zhì)的分子，就可以得到一系列吸收光譜的相對(duì)效率。而發(fā)射光譜是指物質(zhì)在某一激發(fā)波長(zhǎng)，引起物質(zhì)發(fā)射不同波長(zhǎng)熒光的相對(duì)強(qiáng)度，故發(fā)射光譜通常稱(chēng)為熒光光譜。

圖1為濃度為20mg/L時(shí)9種原油、7種成品油油樣品在254nm處的熒光發(fā)射光譜圖。表1列出激發(fā)波長(zhǎng)在254nm處，16種油樣的熒光光譜峰-谷位置及其相對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度。從圖1和表1可以看出，相同濃度下，不同油品的熒光強(qiáng)度有很大的差別，其中重柴油的強(qiáng)度最大，汽油和潤(rùn)滑油的強(qiáng)度最小，而且對(duì)于不同種類(lèi)的油品(重柴油、輕柴油及原油)，由于組分性能相差較大，其熒光譜圖形狀也明顯不同，據(jù)此可以將不同類(lèi)型的油品直接區(qū)分開(kāi)來(lái)。

圖1 實(shí)驗(yàn)油樣在Ex為254nm處的熒光發(fā)射光譜圖

編號(hào)油 樣強(qiáng)度峰位強(qiáng)度峰位強(qiáng)度峰位強(qiáng)度峰位X1重柴油380319129638368764026287--X2重柴油180318139637780314016907--X3柴油10#3192968354303638024464001697X4柴油0#3162022355227938220484021664X5汽油93#3164663591077----X6汽油90#313201358583----X7潤(rùn)滑油346274356532----X8俄羅斯原油31996636330133712932--X9大慶原油315114835481----X10南巴原油320113236645993734768--X11澳大利亞原油319283136058733695601--X12利比亞原油319107637145663744583--X13利比里亞原油317122136348633654814--X14阿塞拜疆原油31811853633863733867--X15阿爾及利亞原油320176436668413726876--X16阿拉伯原油3171063373233538623263992367

對(duì)于同一類(lèi)型的油品，使用普通熒光光譜仍可以實(shí)現(xiàn)一定程度的鑒別。對(duì)2種重柴油來(lái)說(shuō)，盡管其譜圖輪廓較為相似，峰-谷位置相近，但在相同濃度條件下表現(xiàn)出的熒光強(qiáng)度不同，其中重柴油180(X2) 的熒光強(qiáng)度大于重柴油380(X1)，這一點(diǎn)可用來(lái)鑒別不同類(lèi)型重柴油。對(duì)于柴油的鑒別，也可按照這一點(diǎn)來(lái)進(jìn)行，柴油10#(X3)和柴油0#(X4)譜圖輪廓相似，但是柴油10#(X3)的熒光強(qiáng)度大于柴油0#(X4)。

汽油93#(X5)、汽油90#(X6)和潤(rùn)滑油(X7) 譜圖輪廓較為相似，其峰-谷位置相近，對(duì)于這2類(lèi)油品(汽油和潤(rùn)滑油)，僅借助普通熒光光譜很難實(shí)現(xiàn)，必須借助其他技術(shù)手段輔助完成[7,8]。而對(duì)于相同濃度條件下汽油93#(X5)和汽油90#(X6)，由于汽油93#(X5)的熒光強(qiáng)度大于汽油90#(X6)，可以根據(jù)熒光強(qiáng)度進(jìn)行鑒別。對(duì)于9種原油的鑒別，除了大慶原油(X9) 的熒光強(qiáng)度明顯低于其他原油樣品，可以進(jìn)行區(qū)分的話(huà)，其他各原油的峰、谷位置均比較接近，只是強(qiáng)度有所不同，對(duì)于這些不同種類(lèi)的原油，僅靠熒光強(qiáng)度一個(gè)指標(biāo)來(lái)完成對(duì)多種原油進(jìn)行成功鑒別是不現(xiàn)實(shí)的，而且有些原油的譜圖幾乎是重疊的，如南巴原油(X10) 和利比亞原油(X12)、阿塞拜疆原油(X14)和阿拉伯原油(X16)，對(duì)于這些油品，必須得借助更為先進(jìn)的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)鑒別目的[6,7]。

3 結(jié) 語(yǔ)

普通熒光光譜圖體現(xiàn)油品的部分特征信息，對(duì)于不同種類(lèi)的油品，由于組分特征差異明顯，其譜圖輪廓，峰-谷位置都有較大的差別，可以使用熒光光譜法進(jìn)行區(qū)分。但普通熒光光譜法對(duì)組分較為接近的油品分辨能力較差，對(duì)于這些油品，必須得借助更為先進(jìn)的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)鑒別目的。盡管普通熒光光譜圖在溢油鑒別上有一定的局限性，不能作為充分證據(jù)來(lái)鑒別溢油，但可以考慮作為溢油鑒別程序中的初選步驟。

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[編輯] 洪云飛

TE991.5；X834

A

1673-1409(2008)04-N057-03

2008-09-06

國(guó)家海洋局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金資助項(xiàng)目(200915)。

宋成文(1975-)，男， 1998大學(xué)畢業(yè)，博士，講師，現(xiàn)主要從事海洋污染監(jiān)測(cè)與檢測(cè)等方面的研究工作。