海洋污染损害碳稳定性同位素比值差异性溯源分析实验技术——以船舶溢油污染事故为例

现行油指纹鉴别技术主要以溢油的化学组成及分布特征为依据进行溢油种类和油源鉴别。本文对于采集的来自不同油品及不同风化程度、沾污不同环境介质的样品,进行总组分的碳稳定性同位素比值（δ13C）测定,有针对性地分析具有时空关联性的样品测定结果的差异性,为溢油鉴别提供一种新的溯源技术方法,为海事主管机关开展海上船舶溢油污染事故调査处理提供多元化的证据支持。针对4种溢油风化实验样品、来自东海“桑吉”轮溢油事故、福建福清江阴港“正力洛杉矶”轮燃料油泄漏事故、福建平潭看澳锚地“鑫海盛168”轮燃料油泄漏事故的源项样品和现场污染样品,进行了总组分δ13C测定及其基于差异性分析的溯源技术研究。结果表明,不同油品的溢油风化样品δ13C随风化时间的增加而具有类似趋势的差异性变化,可用于说明相应油种的同源相关性;利用溢油事故船载货油和燃料油的δ13C差异性,能够鉴别事故海域采集溢油样品的种类;溢油事故船舶燃油舱油样和清污现场采集的溢油样品可用于与受污染环境介质采集油样的δ13C差异性溯源比对;通常环境条件下,同源相似度较高的差异性限值为两倍平行样分析误差。     

基于红外光谱与气相色谱耦合的海上溢油鉴别技术

随着海洋运输业和海洋资源开采事业的蓬勃发展,海上石油平台非法排污、船舶碰撞以及事故泄漏等突发性溢油事件频繁发生,造成了严重的海洋环境污染和资源浪费。面对日益增大的海上溢油风险,如何通过有效的溢油监测手段及早地发现油污、确定污染范围、查找污染源、预测溢油漂移趋势并及时采取各种有效措施对溢油污染加以控制,减小溢油造成的经济损失和环境危害,是海洋环境科学关注的焦点和热点问题。本文研究多元油指纹的耦合方法,探寻多元油指纹的内在耦合规律,将傅里叶红外光谱与气相色谱相耦合,建立红外光谱与气相色谱油指纹耦合模型,快速准确地确定溢油品种及其来源,实验结果表明,该模型可以准确地区分0#柴油、-35#柴油、大庆原油、内蒙古原油以及120#燃料油,其RSD分别为0.92%、2.68%、1.73%、0.33%、0.61%,每种油样对应的耦合曲线具有唯一性和准确性。可以为修复受损的海洋生态环境及发展海洋突发事件研究的理论体系提供技术支持,为我国海洋防灾减灾和维护国家海洋权益提供科学依据。     

南海区平台石油的特征荧光光谱分析

通过对南海区平台石油进行普通荧光光谱、同步扫描荧光光谱、导数荧光技术和三维荧光技术扫描,立体地了解各原 油样品荧光光谱特征,为科学鉴别濒发的海上溢油来源提供科学的依据。实验中综合分析了6个平台原油样品,并与标准原油 进行光谱对比,找出了这些样品的光谱数字化特征。     

荧光光谱法鉴别海上溢油

原油、各种燃料油等油类是海洋的主要污染物之一。及时准确地发现油污染事故并鉴别某油种,对海洋环境管理和海洋污染防治具有重要意义。由于油在海洋中要经过蒸发,溶解、分散、氧化、生物降解等作用,给鉴别海上溢油品种,尤其是鉴别在海上停留了一段时间的溢油品种,带来很大的困难。因此,寻找快速准确的鉴别油种的方法,就成为海洋环境保护工作者研究的课题。 对油样进行剖析,即定量测定油中各组分(如硫、芳香烃、脂肪烃痕量元素等)可以鉴别油种,但这种分析方法需时较长。目前,一般采用“指纹”鉴别法。所谓“指纹”是指     

油指纹快速分析辅助鉴别及油品信息可视化管理系统

针对海上溢油事故排查鉴别的需求,开发了一套油指纹数据管理和鉴别软件系统,系统包括综合信息数据库和数据分析鉴别两大组成部分。开发的数据库用来存储基础地理信息、油样空间信息、油样基本信息、油样二维谱图数据、油样特征指纹数据等。指纹分析鉴别模块实现了油样谱图的准确积分、特征指纹指标计算、油样比对鉴别、油样分类鉴别、油样检索排查等功能。系统开发完成后,在黄渤海多次溢油事故中得到了很好的应用,具有高效性和可靠性,极大提高了溢油事故排查工作的效率,为海上溢油事故执法调查提供了重要的技术支撑。     

三维荧光-平行因子分析检测喹诺酮类抗生素

该文基于三维荧光光谱技术,研究了恩诺沙星(ENR)、左氧氟沙星(LVFX)和诺氟沙星(NOR)3种喹诺酮类抗生素三维荧光光谱特征,并结合平行因子分析法(PARAFAC),实现了对ENR、LVFX和NOR 3种抗生素混合物单一组分定性及定量分析。荧光分光光度计扫描得到3种抗生素样品的三维荧光光谱,通过散射区域置零、插值等方法,解决了散射对三维荧光光谱的干扰,同时运用PARAFAC对荧光数据集进行组分解析。实验得出,3种抗生素最大荧光值和各自浓度之间R²均大于0.99,ENR、LVFX和NOR的检出限分别为0.74、0.43和0.20μg/L。PARAFAC方法成功解析出混合样本中ENR、LVFX和NOR组分。实验结果表明,基于PARAFAC法的三维荧光光谱技术具有良好的检出限和回收率,可同时对ENR、LVFX和NOR 3种喹诺酮类抗生素及其混合物进行快速、高灵敏的检测,实现了混合样本单图谱、同类别、多组分同时分析。     

三维荧光光谱法分类测量水体浮游植物浓度

测量了富营养化水体中13 种浮游植物的活体三维荧光光谱和激发荧光光谱,通过光谱相似性原则将浮游植物分成3 种光谱组,分析了光合色素组成与各光谱组三维荧光光谱特征的关系.选择梅尼小环藻、小球藻和铜绿微囊藻纯种培养体,配制10 种不同浓度比例的浮游植物混合培养体,利用平行因子模型算法(PARAFAC)对混合培养体的三维荧光光谱进行了拟合,成功地区分了3 种浮游植物组分.组分1(梅尼小环藻)、组分2(小球藻)和组分3(铜绿微囊藻)在模1 上得分与其在混合样品中的实际相对浓度具有良好的线性关系,相关系数分别达到0.98222, 0.97865 和0.99788,证实了利用三维荧光光谱和PARAFAC 模型分类测量浮游植物浓度的可行性.     

气相色谱质谱联用技术在海面溢油事故鉴别中的应用——案例分析

通过对中国近海海域一个具体海面溢油事例的研究,提出了通过气相色谱及气质联用技术进行海面溢油鉴别的方法。采用GC-FID对油样中的正构烷烃的主要组分进行定性分析,利用GC-MS对油中难降解的生物标记化合物：霍烷及其他五环三萜类化合物、规则甾烷及重排甾烷类化合物、三芳甾类化合物、多环芳烃进行分析,计算相应的比值并采用“t-分布”方法进行溢油样品和可疑溢油源样的相关分析。结果如下：（1）从GC-FID色谱图可以看出,YY2679与KY0631、KY0632的色谱图极其相似,与其余四个可疑油源的色谱图差异较大。六个可疑油源的R值在0.04～1.95之间,只有KY0631和KY0632的R值小于0.1,KY0633～KY0636与YY2679的差异不是由风化引起的,可以排除,由此可以推断出YY2679溢油样品可能来源于KY0631或KY0632两个可疑溢油源。（2）采用21个生物标志物指标进行相关性判别,KY0631可疑溢油源在比值点的区间范围为95%和98%时,有多个点x或y误差棒均未跨过直线y=x。KY0632可疑溢油源在比值点的区间范围为95%时,各点的x或y误差棒均跨过直线y=x,由此推断YY2679溢油样品和可疑油源KY0632是同一油源。     

海面溢油的荧光光谱鉴别法述评

介绍了荧光光谱技术在鉴别海面溢油中的应用和进展。根据荧光光谱的三维特性 ,分别阐述了普通荧光光谱、同步荧光扫描光谱、可变角同步扫描光谱、三维荧光光谱等不同荧光光谱的“指纹”信息特征 ,并介绍了导数荧光法、低温荧光法、磷光光谱法等辅助鉴别方法     

多维标度法在海洋油指纹鉴别中的应用

本文采用GC-MS离子选择方法,分析了6种不同溢油样品的油指纹诊断比值参数,利用多维标度法鉴别了6种不同溢油样品,并与重复性限法进行了比对分析。结果表明:多维标度法可高效进行大量样品油指纹分析的同时鉴定,能直观的表现研究对象之间的关系,实现油样的分类鉴别;多维标度法与重复性限法相比,可简化两两样品之间对比繁琐的计算过程,避免不同油品多个诊断比值一致的情况下的误判,从而有效弥补、完善重复性限法和其他方法的一些不足,为海洋溢油事故指纹鉴定提供一些借鉴。     

水面溢油污染的多角度多波段偏振特性研究

水面溢油在反射光波的过程中,将表现出与自身性质密切相关的特征偏振。因此,对水面溢油的多角度多波段偏振探测成为水体污染遥感监测的一种新手段。本文以汽油、柴油、摩托车机油和大豆油作为水面油污实验样品,应用多角度光谱偏振测量仪实测了不同溢油污染水体的多角度多波段偏振特性数据,探讨了不同溢油污染水体的偏振特性与观测方位角、光源入射角、观测天顶角以及探测波段等影响因素的变化规律,以便为水面溢油污染偏振遥感的研究提供科学依据。     

Characterization of water-in-crude oil emulsions in oil spill response

The formation of water-in-crude oil emulsions occurs when crude oils are spired into sea. The water-in-crude oil emulsions significantly change the properties of the spilled crude oils and in turn influence the choices made relating to oil spill countermeasures. The water-in-crude oil emulsions were characterized using various techniques in this study. The environmental scanning dectron microscopy observation of water droplets in the emulsions is also presented. It is a powerful tool in emulsion observations.     

溢油来源和风化作用的有机地球化学表征

随着人们对原油需求和消耗的增加,生产和运输环节的溢油污染事故日趋严重。溢油源的准确鉴定可为溢油事故的调查和处理提供科学的证据。本文在综合国内外大量研究的基础上,从溢油源到溢油样品的整个溢油环节对表征溢油组成特征及变化的有机地球化学指标进行了阐述,为有机地球化学方法在溢油源鉴别中的实际应用提供科学依据。结合有机地球化学的发展趋势,提出油指纹分子级水平上的定量化(包括油指纹的数字化、诊断指标的分子化、混源的定量化和鉴定结果的多元统计分析等)是今后溢油源鉴别的发展方向。     

深海溢油输移扩散模型研究

在对深海中泄漏的油气混合物在海洋环境中的输运过程及行为变化的分析基础上,建立三维深海溢油输移扩散模型。该模型采用拉格朗日积分法模拟溢油在近区的水下浮射扩散过程,应用粒子追踪法模拟油滴在水下远区的对流扩散以及油膜在海面的漂移扩散过程,并考虑了油气分离输移、气体溶解、天然气水合物形成与分解等复杂行为对溢油运动轨迹的影响。应用该模型数值模拟了两个大型深海溢油现场试验,结果显示溢油在水下环境中的时空分布模拟结果与现场监测数据符合较好,表明该模型具有较高的准确性和实用性,能够为深海溢油的防治管理提供理论与技术支持。     

真实环境条件下溢油风化规律

在2010年7月16日大连输油管道爆炸事故发生后,分别于事故油罐、溢油发生后1 d、5 d、9 d的海面厚油膜区域以及溢油事故发生后15 d、23 d、210 d的岸滩石油重污染区域采集原始油样及溢油样品。采用气相色谱质谱联用(GC-MS)对样品中的生物标志物进行了检测,对常规生物标志物特征比值的变化趋势进行分析。结果表明:在为期9 d的海面溢油风化过程中nCl7/Pr、nC18/Ph、Pr/Ph、奥利烷/藿烷、C2-D/C2-P、C3-D/C3-P和ΣP/ΣD受风化影响较大(相对标准偏差值均在10%～20%范围内);在为期210 d的岸滩溢油风化过程中C17/Pr和nC18/Ph受风化影响最大(相对标准偏差值均大于50%),奥利烷/藿烷、C2-D/C2-P、C3-D/C3-P、ΣP/ΣD和2-MP/1-MP受风化影响较大(相对标准偏差值均在10%～30%范围内);Pr/Ph在不同环境介质中的风化过程存在显著差异。     

水上溢油鉴别体系的研究

溢油鉴别是溢油事故调查处理的重要取证手段,文章介绍了国内外溢油鉴别体系及最新溢油鉴别方法研究情况,对国内主要鉴别方法的特点进行了对比.认为应把这些单一的、孤立的溢油鉴别技术和数据信息处理技术发展成系统的、快速的、能够实现计算机自动比对的、支持溢油应急决策的集成化技术.     

渤海海底管线溢油污染预测模型

鉴于目前的溢油模型主要是针对海面溢油的情况,本文提出了预测海底管道出现裂纹和腐蚀形成的小孔时发生溢油的模型.预测在海底管线上某一位置处的蠕孔漏油后,油的浓度超过某一规定浓度的范围,海面上形成油膜的起始位置,估计油膜是否能到达海岸线,以及被风浪携带到海岸线上的原油量.本文还给出了一个基于渤海自然状况及原油性质的算例.结果表明,该模型可以为海底管线上蠕孔溢油的污染情况预测提供参考.