紫外分光光度法分析油氣化探樣品中芳烴及其衍生物類化合物

王 娜

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局沈陽(yáng)地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧 沈陽(yáng) 110032

0 引言

油氣化探是有效的、可靠的、有較強(qiáng)適應(yīng)性的且發(fā)展?jié)摿薮蟮挠蜌饪碧椒椒?從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，我國(guó)在地質(zhì)勘探油氣化探掃面工作中尋找油氣藏蹤跡［1-3］.油氣藏中的烴類通過(guò)擴(kuò)散－滲透－水動(dòng)力方式不斷地向油床上方及附近的地下水和土層中提供烴源［4-8］.芳烴類作為主要的油氣示蹤類物質(zhì)，單環(huán)、雙環(huán)、稠環(huán)芳烴、芳烴及衍生物是石油的重要組成部分［9-12］，具有特有的，明顯的紫外、熒光特性，傳統(tǒng)的紫外、熒光分光光度法可以有效地分析此類物質(zhì)的含量.利用紫外分光光度法測(cè)定油氣化探樣品中芳烴及其衍生物［13-20］，建立含量與地下油氣貯集間的相應(yīng)關(guān)系，在油氣化探上是一項(xiàng)值得研究的工作.筆者在分析測(cè)試方法上做了優(yōu)化與改進(jìn)，方法簡(jiǎn)便易行，對(duì)環(huán)境污染小，對(duì)人體毒害低，既縮減了成本又提高了效率，準(zhǔn)確度和重復(fù)性滿足要求，適用于油氣化探樣品中芳烴類的大批量集中分析測(cè)試.

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器設(shè)備

紫外分光光度計(jì)：美國(guó)PE Lambda 650.儀器參數(shù)：紫外光光源，波長(zhǎng)范圍200～400 nm；狹縫寬度為2.0 nm.檢測(cè)器響應(yīng)時(shí)間：0.2 s.程序波長(zhǎng)為209 nm、220 nm、260 nm、275 nm、296 nm.水平振蕩器：分析天平.

1.2 材料和試劑

三角燒瓶、1 cm四透明池比色皿、優(yōu)級(jí)純石英砂、色譜純正己烷、優(yōu)級(jí)純無(wú)水硫酸鈉，在烘箱中于105±2℃烘2 h，置于干燥器中冷卻備用.標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：純苯，5 mL，上海麥克林生物化學(xué)有限公司；純萘，1 g，上海麥克林生物化學(xué)有限公司；純菲，1 g，Aladdin工業(yè)公司.

1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備

1.3.1 苯、萘、菲標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備

稱取0.100 g的色譜純苯、萘、菲標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，分別置于100 mL容量瓶中，加入正己烷溶解，稀釋至刻度，標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度ρ＝1.00 mg/mL.將上述標(biāo)準(zhǔn)液再用正己烷稀釋100倍作為標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，ρ＝10μg/mL.

1.3.2 苯、萘、菲標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備

將濃度為ρ＝10μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液加入正己烷制備成不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)系列，在波長(zhǎng)為200～360 nm的范圍內(nèi)以正己烷為空白，掃描標(biāo)準(zhǔn)系列，讀取它們特征峰的吸光度“A”值，繪制吸光度－濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線.

1.4 樣品分析流程

稱取土壤樣品20 g，粒徑為0.176 mm（過(guò)80目篩），加入30 mL正己烷，振蕩1 h，靜置12 h以上，再振蕩30 min，靜置1 h，待沉淀后澄清，將上清液導(dǎo)出加入0.5 g無(wú)水硫酸鈉，靜置待測(cè).將清液倒入比色皿，在紫外分光光度計(jì)上進(jìn)行掃描，記錄各特征波長(zhǎng)下的紫外光強(qiáng)度.

2 結(jié)果與討論

2.1 試劑的選擇

選擇正己烷作為溶解試劑，相比較石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中使用的石油醚、環(huán)己烷，使用成本低，安全性高，對(duì)環(huán)境污染小，對(duì)人體毒害更低，適用于大批量樣品的集中檢測(cè).用10 mm比色池于波長(zhǎng)在200～360 nm范圍進(jìn)行掃描，正己烷的吸光強(qiáng)度曲線與基線噪聲基本一致.

2.2 苯、萘、菲特征波長(zhǎng)的確定

以苯、萘、菲作為芳烴及其衍生物的代表性物質(zhì)，以每種物質(zhì)的單標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，確定苯在209 nm處有最大吸收峰，萘在220 nm、260 nm處有最大吸收峰，菲在275 nm、296 nm處有最大吸收峰.最終選取5個(gè)波長(zhǎng)下的吸收峰強(qiáng)度計(jì)算樣品的吸光度值.相比較石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中樣品在200～360 nm內(nèi)大范圍掃描，本研究樣品測(cè)試的準(zhǔn)確度、精密度更高.

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線

以每種物質(zhì)的濃度標(biāo)準(zhǔn)系列，對(duì)應(yīng)不同波長(zhǎng)下的各自特征峰的吸光度“A”值，繪制吸光度－濃度工作曲線.選取5個(gè)波長(zhǎng)下的濃度對(duì)應(yīng)吸光度值的工作曲線內(nèi)容見(jiàn)表1.

表1 苯、萘、菲3種物質(zhì)工作曲線的相關(guān)數(shù)據(jù)Table 1 Relevant data of working curves for benzene，naphthalene and phenanthrene

2.4 檢出限、回收率及重復(fù)性分析

取7份正己烷空白試劑，加入苯、萘、菲3種物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，使加標(biāo)濃度為100μg/L，選定5個(gè)波長(zhǎng)下連續(xù)測(cè)定7次，計(jì)算檢出限的值；取7份正己烷空白試劑，加入苯、萘、菲3種物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，使加標(biāo)濃度為500μg/L，選定5個(gè)波長(zhǎng)下連續(xù)測(cè)定7次，計(jì)算回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果見(jiàn)表2、3.

表2 檢出限分析Table 2 Detection limit analysis

2.5 樣品分析

取3個(gè)實(shí)際土壤樣品，處理后測(cè)定含量.向處理后的樣品溶液中加入苯、萘、菲3種物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)溶液，每個(gè)樣品根據(jù)含量加入3份不同質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)溶液，測(cè)定后計(jì)算回收率，結(jié)果見(jiàn)表4.

表4 實(shí)際樣品分析Table 4 Analysis of practical samples

3 結(jié)論

本研究在分析方法上做了優(yōu)化，使用正己烷作為溶解試劑，使用成本低，安全性高，對(duì)環(huán)境污染小，對(duì)人體毒害低，方法簡(jiǎn)便易行，適用于大批量樣品的集中檢測(cè).以苯、萘、菲作為芳烴及其衍生物的代表性物質(zhì)來(lái)測(cè)試其在樣品中的含量，通過(guò)單標(biāo)確定每種物質(zhì)的特征波長(zhǎng)，利用其特征波長(zhǎng)值掃描，樣品分析的準(zhǔn)確度、精密度更高.該方法可滿足地質(zhì)行業(yè)分析測(cè)試的要求，適用于油氣化探樣品中芳烴類物質(zhì)的大批量集中分析測(cè)試.

表3 準(zhǔn)確度和精密度分析Table 3 Accuracy and precision analysis

由于紫外光譜在測(cè)定芳烴時(shí)易受外界干擾，影響因素較多，有時(shí)重復(fù)性較差，結(jié)果不受控制，應(yīng)進(jìn)一步排查干擾因素.