海上溢油化学指纹特性的研究

根据原油所具有的特性,对短期风化前后的大庆和科威特原油中的正构烷烃(n-C10～n-C24,姥鲛烷Pr及植烷Ph)、多环芳烃(PAHs)、石油卟啉以及镍钒比(Ni/V)进行了对比分析。结果显示:大庆和科威特原油中的n-C17/Pr、n-C18/Ph虽然不同,但Pr/Ph基本上无差异,只用诊断比例鉴别有局限性;荧光分析显示油品中大分子的PAHs几乎不受风化的影响,具有稳定特征;两种原油的石油卟啉种类不同,体现出原油产地不同的特征;大庆原油是Ni高V低,而科威特原油是V高Ni低,大庆原油的Ni/V远高于科威特原油。建议把这些特征参数统合在一起构成鉴别原油的化学指纹,以改善现有的油指纹研究的单一性和局限性,更全面地反应原油自身的特性。     

Fuzzy相似优先比鉴别海面溢油

建立了海南溢油鉴别的Ｆｕｚｚｙ相似优先比模式,提出了油种鉴别的Ｆｕｚｚｙ相似优先比置信水平λ↑－的模糊区概念。海面溢油鉴别主要受油种、实验误差和风化的影响。任丘原油风化１个月同其它１３种油可鉴别的Ｆｕｚｚｙ相似优先比置信水平的范围为０．００５８１９≤λ↑－≤０．０４６４１,大庆原油在海面上风化２８ｄ同其它５种油可鉴别的范围为０．１１０１≤λ↑－≤０．２５１０。海面溢油鉴别结果表明,本法较指纹谱图辨     

灰色关联度聚类分析在溢油鉴别中的应用

建立了灰色关联度聚类分析的溢油鉴别模式,提出了油种鉴别的置信水平λ_ｉ的灰色模糊区概念,给出了常见的１４种油、风化的任丘原油和海面溢油的灰色关联反动态聚类图,油种鉴别主要受风化和实验误差的影响,风化３０天,任丘原油同其它１３种油可分类的置信水平范围为０．８９６４＜λ_ｉ＜０．９８４１,海面溢油可鉴别区为０．０７０５＜λ_ｉ＜０．９３７８,溢油鉴别结果表明,本法较指纹谱图识法的准确度高。     

模糊最大矩阵元鉴别海面溢油

建立了模糊最大矩阵元的海面溢油鉴别模式,提出了油种鉴别的置信水平λ_i的模糊区概念,给出了常见的14种油、两种风化油和海面溢油的模糊动态聚类图。油种鉴别的置信水平λ_i主要受风化的影响,风化30天,任丘原油和30~#重柴油同其它13种油可分类的置信水平范围分别为:0.99939>λ_i>0.99725和0.99791>λ_i>0.99026。海面溢油鉴别结果表明,本法较指纹谱图辨识法的准确度高。     

油指纹鉴别中诊断比值的重复性限比较法

诊断比值是油指纹鉴别中非常重要的鉴别指标,本文基于重复性限这一经典的统计学概念,详细介绍了利用重复性限进行溢油鉴别中诊断比值比较的方法,包括方法原理、诊断比值的评价及鉴别原则,并以某原油及其风化样品以及2种不同原油的油指纹鉴别为例,说明了此种方法的有效性,这对于提高基于油指纹的溢油鉴别准确度和效率将有重要意义.     

油品荧光特性的Logistic回归分析鉴别海上溢油的研究

用恒波长同步荧光法检测了280±2 nm、300±2 nm、332±2 nm 3个特征波长下的22种原油和12种燃料油的荧光强度,并以此作为变量,建立了快速定量鉴别海上溢油的原油和燃料油的Logistic回归模型。Hosmer-Lemeshow拟合优度检测值2.43小于15.51、其对应P值0.97大于0.05,说明建模数据的信息被充分提取和利用。风化前后油样的受试者工作特征曲线（ROC曲线）分析显示该鉴别方法准确性较高,曲线下边面积（AUC）大于0.9,灵敏度和特异性大于0.85。用15种非建模油样对所建立的模型进行验证,计算结果与实际情况吻合度较高,鉴别正确率达93%。此外,该模型也适用于油种风化后的鉴别。     

基于聚类分析法鉴别长期风化的沉底油

为了鉴别长期风化的沉底油,以1种原油(A)和2种燃油(B和C)为研究对象,采用重复性限法筛选340 d风化的水面漂浮油和水下沉底油的稳定诊断比,并基于这些诊断比对沉底油进行聚类分析。结果表明,诊断比的稳定性不仅和油种、风化时间有关,还和溢油的存在形态密切相关;轻组分含量相对高的A和B的沉底油比它们对应的漂浮油受到的风化影响更大,而重组分含量高的C正好相反,研究最终得到4个适合鉴别长期风化漂浮油和沉底油的稳定诊断比;聚类分析法可将沉底油与其油源很好地聚类,并可反映沉底油的风化程度。因此,基于稳定诊断比的聚类分析法可用于鉴别长期风化的沉底油,值得进一步推广。     

溢油长期风化的碳稳定同位素指纹变化规律

根据石油中的碳稳定同位素具有母质继承效应,利用稳定同位素手段对原油的油指纹进行鉴定。对于正构烷烃指标,在室内对380#燃料油进行了长期风化模拟实验,在长期风化中δ13C_Pr/C19、δ13C_Ph/C19、δ13C_Pr/C20和δ13C_Ph/C20其相对标准偏差（RSD,relative standard deviation）小于5%,表现出一定的稳定性,可作为诊断比值来进行油指纹鉴别。对于多环芳烃,对380#燃料油和科威特原油进行了室内长期风化模拟实验,燃料油和原油风化样的δ13C_flu和δ13C_ph分别分布于-27.476‰~-26.583‰和-26.482‰~-21.914‰,各自集中于一定范围内,利用δ13C_flu和δ13C_phe双指标可区分不同油品的风化样品。研究证明稳定同位素作为一种追踪油源的技术手段,可以用于风化后的油源鉴别。     

油指纹多元统计分析在鉴别地表水石油类污染来源中的应用研究

采用油指纹多元统计方法,对嘉兴市杭州塘和长山河水系沿岸加油站9个不同来源的轻质柴油进行了分类鉴别,并考察了风化的影响.结果表明:仅基于GC-MS谱图,很难对不同轻质柴油的来源进行鉴别;但基于GC-MS谱图,提取正构烷烃及多环芳烃特征比值,进一步采用多元统计方法,可以对不同来源的轻质柴油进行区分.考虑实际水环境中油污染物会风化,向河水中投入两种轻质柴油,考察了不同初始浓度和不同风化时间下的油指纹变化,发现油污染物初始浓度为0.5 mg·L~(-1)时,所有特征比值在风化过程中均极不稳定,无法用于分类鉴别;油污染物初始浓度达到1.0 mg·L~(-1)及以上时,特征比值C_(17)/Pr、C_(18)/Ph在风化5 d内可用作油指纹的鉴别指标,5 d后无法用于鉴别;特征比值Pr/Ph、(C_(19)+C_(20))/(C_(21)+C_(22))、CPI受风化时间影响小,始终可以作为油指纹鉴别的特征指标.     

用油品的物理特性鉴别海面的溢油源

建立了用油品的物理特性鉴别海面溢油源的分析方法。主要对海面溢油风化过程中溢油的运动粘度和折射率的变化进行了探讨。结果表明 ,在所给出的多个油种的风化过程中 ,油种间的运动粘度变化存在着明显的差异。随着风化时间的延长 ,原油的运动粘度随着风化时间的延长而显著增加 ,重质燃料油虽略有递增却很不明显 ;轻质燃料油和润滑油的运动粘度均在缓慢地增加。润滑油和燃料油的折射率无明显的变化。运动粘度法鉴别溢油的准确度较高 ,其准确率可达 10 0 %。     

甾萜烷和多环芳烃在风化溢油鉴别中的应用研究

对母质来源、沉积环境和成熟度各异的原油样品进行风化模拟实验,并对实验产物进行GC-MS分析,最后对甾烷、萜烷和多环芳烃进行风化溢油鉴定的可行性、原理、常用指标等进行探讨。结果表明,不同油中同一甾烷、萜烷和芳烃生物标志化合物比值参数量值间有显著性差异;对相同油的风化和未风化样品而言,同一萜烷和甾烷比值参数的变异系数通常小于15%;同一烷基化多环芳烃的特征比值参数变异系数为6.51%~17.68%,而成熟度指标变异系数通常小于8%。甾萜烷和多环芳烃可以作为风化溢油鉴别的有效指标。     

短期风化作用下轻质原油化学组成的变化

在自然环境条件下,对轻质原油进行了短期风化模拟实验,采用GC/MS分析了轻质原油的化学组分变化.结果表明:海水中轻质原油经过1 d风化,C数小于n-C12的正构烷烃、甲苯和1,3-二甲基苯组分丢失;经过5 d风化,丢掉的主要组分是n-C13和n-C14、萘和甲基萘,芳香族化合物的质量分数变化不大;风化8 d后,芳香族化合物的质量分数表现迅速增加,风化到21 d后,烷烃几乎全部消失,芳香族化合物质量分数达到最大;轻质原油在较短时间(8 d)内,n-C17/pristine, n-C18/phytane和pristine/phytane特征比率可较好地作为油品鉴别的依据,风化到15 d后,轻质原油的三个特征比率对于油品鉴别已不再具备意义;萜烷(m/z191)作为轻质原油的生物标志化合物可较好的用于溢油鉴定.     

基于诊断比值的Logistic回归分析对中东原油的鉴别

原油的诊断比值C_(17)/Pr、C_(18)/Ph和Pr/Ph具有良好的抗风化性,可作为海上溢油鉴定的重要参数。以诊断比值为参数考察了18种原油之间的修正余弦相似度,中东原油之间的相似度均值为0.76,表现出较高的相似性,而中东与非中东原油之间的相似度均值为-0.42,两者差异显著。以诊断比值为变量建立了判别中东原油的二元Logistic回归模型,C统计量为0.99(0.90),表明诊断比值和模型预测概率之间的相对一致性很好。该模型对风化30 d油样的鉴别准确率为100%,对文献报道的9种原油的鉴别准确率也达到100%,它不仅适用于未风化原油的鉴别,也适用于海上短期风化原油的鉴别。     

溢油外观和碳稳定同位素比率随风化变化实验研究

溢油风化研究对于提升溢油防备和应急响应的效率非常重要。本文采用一种自行设计的用氯丁二烯橡胶围成水池并配有气动推板造波造流的新型溢油风化模拟装置,来模拟燃料油、柴油、涠洲原油、阿曼原油的风化过程,并对溢油样品的外观和碳稳定同位素比率δ13C的动态变化进行研究分析。结果显示,四类油品的外观随风化过程的变化具有显著差别,而且柴油的风化会导致形成球状下沉油块;阿曼原油δ13C与涠洲原油δ13C明显不同,而涠洲原油δ13C却与产自涠洲原油的燃料油颇为相似;四种试验油品在经过长时间风化之后,其δ13C均趋近于溢油刚开始时值,其中,涠洲原油的δ13C在风化过程中的变化幅度最大,大约为其他三种油品的7倍。本项研究的成果可应用于水上溢油的品种及其环境归宿的鉴别分析。     

油风化对吸油毡吸附量影响的研究

选取天然羽毛压缩物和复合聚酯纤维两种吸油毡,取4种油(2种原油和2种燃料油)进行短期风化,测量2种吸油毡对不同风化程度油的吸附量。分析结果发现,随着油风化程度的增强,天然羽毛对其中3种油的吸附量稍有增加,而对其中较轻原油的吸附量减小明显;复合聚酯纤维吸油毡对4种油的吸附量都增加,且增加幅度大于天然羽毛。原因是天然羽毛孔隙大材质厚,主要靠孔隙吸油,而聚酯纤维孔隙小且薄,表面粘附油的比重较大。对高密度油而言,风化程度越大,吸油毡越难靠孔隙对其渗透吸收,而表面粘附油占总吸附量的比重增加。可见,在应对不同风化程度油时,选取吸油毡须有针对性,才能最大限度地清除油污。     

溢油的物理性质在模拟风化过程中的变化

本文介绍了实验室内研究石油风化过程的模拟装置,对几种主要石油:0#轻柴油、15#机油和渤海原油的表面张力、密度(比重)和粘度在风化过程中的变化作了详尽地研究。找出了它们的风化特点和风化规律,并建立了相应的风化公式。不仅定性地反映了风化过程的特征,而且定量地描述了风化过程中的变化。为海上石油污染预报提供了更接近实际的参数和科学依据     

利用红外、气相色谱及痕量金属分析鉴别溢油污染源

对若干次溢油进行试验并以它们的未风化油为基准参比,试验表明:原油中的痕量金属,诸如V、Ni、Fe和Mg等受风化影响不明显。这些特征痕量金属指示物的用途是提供油污染肇事者的潜在指纹。     

油种指示物（指标）的研究

从油种、实验误差以及风化的影响对中国常见油种鉴别进行了探讨，确定了油种GC-FID指标物。结果表明，油种指示物在环境中保持着本身的一些固有特性，受实验误差和风化的影响较小。     

甾烷作为溢油指示物(或指标)的研究

为寻求重度风化溢油来源指标 ,依据有机地球化学相关研究成果 ,本文选定分子量大、水溶性小、抗风化的甾烷作为重度风化溢油的指示物 (或指标 )。将辽河原油等 15种原油作为研究对象 ,进行室内和室外模拟风化试验 ,用毛细管GC MS对不同环境 (海水、淡水、沙土等 )中风化 1a后的溢油进行检测。结果发现 ,油种间甾烷及其比值参数差异较大 ,在 1a的风化过程中受风化影响较小 ,可以作为重度风化溢油的指示物 (或指标 )。     

基于诊断比值的Fisher判别法鉴定海上溢油

采用GC-FID检测分析了8种燃料油、8种中东原油、13种非中东原油的正构烷烃分布特征。以具有地球化学意义和较强的抗风化能力的诊断比值n-C₁₇/Pr、n-C₁₈/Ph、Pr/Ph、LMW/HMW、CPI和（n-C₁₉+n-C₂₀）/（n-C₁₉~n-C₂₂）为建模参数,对中东原油、非中东原油和燃料油进行Fisher判别。由于n-C₁₇/Pr和n-C₁₈/Ph间存在共线性,且燃料油的n-C₁₇/Pr受风化影响较大,所以将其不作为建模参数。所建模型的Wilks's lambda分布所对应的P值为0,表明判别模型是有效的,模型判别准确率达到93.1%。对短期风化30d后的油样的判别准确率也能够达到93.1%,说明模型也同样适用于风化溢油的鉴别。