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.     

风化过程对船舶燃料油组分及其指纹特征的影响

以某船舶燃料油为研究对象,进行自然条件下的风化实验,研究燃料油中的正构烷烃、PAHs的风化规律及特征比值随风化时间的稳定性,了解风化与该油品的化学组成变化间的关系。结果表明:(1)自然风化60 d后,燃料油品低碳组分(小于nC13)的正构烷烃几乎完全消失,中碳数正构烷烃可能比高碳数正构烷烃更难于风化;(2)随着PAHs环数的增加,燃料油品PAHs组分的风化损失减少;菲与二苯并噻吩的损失表明烷基化程度大的化合物可能比未发生取代的PAHs损失程度更大。最后,通过将正构烷烃、甾萜烷类生物标志物和PAHs中的24个特征比值的相对标准偏差与5%进行比较,判断其稳定性,筛选出该油品中稳定性好的特征比值,为其风化溢油鉴别提供技术支持。     

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。     

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。     

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。     

短期风化条件下渤海中部原油中PAHs风化规律研究

以渤海中部某原油作为研究对象进行短期风化实验,探讨了原油中五大类PAHs组分的分布情况及其风化规律。结果表明:经过22d风化,渤海中部某原油PAHs中芳烃的分布已经发生了较大的改变:萘系列化合物损失最为严重,相对浓度的损失达到79.15%;菲系列所占的比例有所提高,二苯并噻吩、、芴系列则保持相对稳定;所选取新诊断比值中,菲和系列、烷基取代二苯并噻吩类、烷基取代芴类抗风化能力较强。     

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。     

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.     

石油污染地下水有机污染组分特征及其环境指示效应

通过采集我国北方某污染场地地下水样品,用GC-MS扫描分析石油烃成分及含量,研究油田开采情况下石油烃污染物在地下水中的分布变化及其对环境的指示作用.结果表明,地下水中总石油烃(TPH)均值为4.75mg/L;组分包括烷烃、芳香烃、酯类、醛类以及醇类等有机化合物,烷烃类含量最高,占总油百分含量平均值为65.6%;沿着地下水流向烷烃和芳香烃所占百分含量减少,分别从70.05%和14.56%下降至57.72%和10.58%,而非烃类逐渐富集,其百分含量从15.39%增加至31.72%.由样品色谱参数可知:场地Pr/Ph值在0.73~1.27之间,表明地下水处于缺氧的还原环境;Pr/C17值在0.42~1.51之间;Ph/C18值在0.61~1.30之间,指示出较强的微生物作用;细菌数与非烃类含量、Pr/C17以及Ph/C18之间呈现出正线性相关性,Pr/C17和Ph/C18值越大微生物作用越强.不同季节对石油烃浓度变化也有一定影响.     

热泉蓝细菌席中的中部单甲基和双甲基支链烷烃:它们是古代沉积物中支链烷烃的一个直接来源吗?

研究发现,在美国黄石国家公园及新西兰奥拉凯科拉科(Orakei Korako)地热区的热泉蓝细菌席中含有几组单甲基支链烷烃,这些化合物据报道常存在于培养的和天然的蓝细菌群落中。在这两种菌席中分别存在C_(17)/C_(18)和C_(16)/C_(18)烷烃的中部支链所有可能的结构异构体。几个C_(19)双甲基和C_(20)多链烷烃也是奥拉凯科拉科菌席的主要烃类。在现代蓝细菌席中鉴别出中部支链的烃烷系列表明,古代沉积物中存在这些化合物可能与直接的生物成因贡献有关,而并非由成岩作用形成。     

杂质对硝酸异辛酯热稳定性的影响研究

针对硝酸异辛酯在生产、运输、储存和使用的过程中可能掺入杂质,由于其自身的热不稳定性给生产带来极大的安全隐患问题,为研究杂质对硝酸异辛酯稳定性的影响,向硝酸异辛酯中加入一定量(少量)杂质,利用微量量热仪测量不同条件下硝酸异辛酯的热流曲线。结果表明:在相同实验条件下,杂质加入前后,硝酸异辛酯的起始放热温度和最高放热温度均变化不大,其热稳定性并未出现降低的情况,少量杂质对硝酸异辛酯的热稳定性无显著影响。     

纳米聚苯乙烯塑料对红霉素生物毒性效应的影响研究

微/纳米塑料（Micro/nano-plastic, MPs/NPs）和红霉素（ERM）是水环境中检出浓度较高新污染物,二者共存产生复合生态毒理风险.以大型溞为模式生物,研究不同老化程度的纳米聚苯乙烯塑料（PS）和ERM单独与联合暴露对浮游动物生长、繁殖、游泳等生态行为及相关蛋白和基因表达的影响.结果表明,PS和ERM能够显著影响大型溞生长、呼吸、氧化应激等多种生理行为,上调大型溞发育繁殖相关基因表达,下调抗氧化防御系统及解毒相关基因的表达.PS存在能够降低ERM对大型溞生殖、抗氧化系统和神经系统的毒性影响,增强大型溞生长发育毒性,且PS老化程度越高对ERM生物毒性的影响效果越显著.本研究为评估抗生素和纳米塑料共存污染对水生生物种群稳定和生态系统安全的影响提供数据支撑.     

煤灰渣对垃圾堆肥温度影响的研究

通过煤灰渣对垃圾堆肥温度的影响实验，表明煤灰渣的含量对垃圾堆肥过程的温度有明显影响，建议垃圾堆肥原料中煤灰渣的参考量为40－60％。     

突发环境污染事件对湖泊浮游动物的影响

中国北方某地空难对某湖泊浮游动物的种类、群落结构、优势种和个体密度及其空间分布产生了重要影响.基于浮游动物的水质生物学评价显示:①该湖泊有浮游动物24种,其中原生动物9种,优势种为累枝虫;轮虫7种,优势种为萼花臂尾轮虫;枝角类4种,优势种为直额裸腹;桡足类4种,优势种为直刺北镖水蚤;浮游动物优势种多为α-中污带或β-中污带的指示种类和富营养化指示种类. ②浮游动物个体密度(4 770 L-1)较小且分布不均匀,空难事故发生地及其附近区域的种类数和个体密度均为最低值,桡足类在其中4个样点没有出现. ③浮游动物的Shannon-Wiener多样性指数略高于1,结合浮游动物个体密度、群落结构、优势门类和种类,可以认为该湖泊水体污染和富营养化程度比较严重,这一结果与该湖泊水质理化评价结果(1.030 5)基本一致.      

敌敌畏在土壤中吸附特性的研究

研究了敌敌畏在2种土壤(东胜土壤和杭锦2#土)中的吸附特性,观察了土壤的性质如w(有机质),w(粘粒),CEC,pH和离子强度等因素对吸附的影响.结果表明:敌敌畏在2种土壤中的吸附过程符合一级动力学规律,可用线性等温式描述,分配常数Kd分别为0.119 0和0.369 3 mL/g;敌敌畏在杭锦2#土中的吸附量比较大,在东胜土壤中的吸附速率比较快.土壤性质与分配常数的相关分析发现:支配敌敌畏在土壤中吸附的主要因素是pH和离子强度,随着pH的增加和离子强度的降低,敌敌畏在2种土壤中的吸附量增大.      

伏立康唑废水处理工艺探讨

在分析伏立康唑废水的来源及特点的基础上,介绍了伏立康唑废水处理工艺：焚烧处理方法、物化＋生化处理方法以及多种方法的综合处理等。经过应用及其处理效果分析比较,确定了处理该废水的最佳方案,即采用“预处理（催化氧化、电解）＋厌氧＋好氧＋过滤”的多种方法综合处理工艺,可使出水指标达到国家排放标准。     

MSBR除磷影响因素的试验研究

在正交试验确定的相对最佳操作条件的基础上,对MSBR除磷影响因素进行了试验研究,结果表明:在本试验选定的因素中,进水COD/P为主要影响因素,对系统除磷影响的主次顺序为COD/P＞ MLSS ＞ R ＞COD/N;工艺要求COD/P＞100,但是过高的COD/P也会导致PAOs(聚磷菌)与GAOs(聚糖菌)竞争对有机底物的竞争,致使TP去除率下降;随进水COD/N增加,出水TP浓度有缓慢下降的趋势,在COD/N＞7时系统除磷效果较好;出水TP随R的增大表现为先降后升的趋势,在R为0.5时系统除磷效果最好;进水COD浓度越高除磷效果越好.     

胶原纤维基多孔碳纤维用于电化学产双氧水——酸处理对产双氧水性能的影响

为获得通过电化学的氧还原反应（ORR）高效原位生成双氧水（H₂O₂）的新型碳材料,基于一类天然生物质-皮胶原纤维为基础材料制备出多孔碳纤维材料（PCFs-x）.利用皮胶原纤维分子中的-COOH、-NH₂等官能团与铁盐之间的较强的络合作用来吸附铁离子,碳化后经酸浸获得PCFs-x材料.XRD、SEM、BET等手段对不同浓度硝酸浸取后所获得的PCFs-x进行系统的结构表征,测试其电子转移数,考察了其氧还原反应活性及电化学还原氧气产H₂O₂的性能.结果表明,胶原纤维经过上述制备流程后可获得有序结构的PCFs-x,其中浓度为1mol/L时获得的材料具有最好的产H₂O₂效果和电流效率,氧还原反应2.5h后H₂O₂累积浓度达到148.81mg/L,电流效率72.33%.实验结果为基于胶原纤维制备新型高效的原位电化学产双氧水的碳材料提供了理论基础与可借鉴的思路.     

空难对湿地底栖大型无脊椎动物的影响

探讨了包头"11·21"空难对南海子底栖大型无脊椎动物的种类、数量和空间分布以及水质的重要影响.研究发现:南海子底栖大型无脊椎动物有6种,其中寡毛类有2种、摇蚊幼虫有4种;摇蚊幼虫在数量和生物量上均占绝对优势,是南海子的优势种.南海子底栖大型无脊椎动物的种类多样性指数为1.262 9,Shnnon-Wiener多样性指数为0.614 5.南海子底栖大型无脊椎动物的分布率为92%,事故发生地附近没有底栖大型无脊椎动物出现;底栖大型无脊椎动物的数量和生物量以及种类多样性指数随着与事故发生地距离的增加而增加.空难事故后南海子水体已出现严重富营养化.