海面石油风化过程的研究进展

由于海上石油的开发、运输和加工,不可避免地会出现各种油污事故。压舱水和洗舱水的排放,井喷及跑冒滴漏等造成的海上溢油,对海洋环境将造成一定的影响。然而,究竟影响有多大?海洋对石油的环境容量多少?如何控制和预测石油污染等等,应当逐步地加以研究和解决。因此,石油风化过程研究的重要性日益增加。     

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。     

对岩石风化程度敏感的化学风化指数研究

风化是引起岩石力学性能劣化的重要因素,风化敏感性指数是对岩石风化程度进行定量评价和较准确地确定岩石风化深度的基础。本文在大量不同风化等级、时间及不同深度下岩样化学测试资料的基础上对风化敏感性化学风化指数进行了研究,研究表明：在前人提出的化学风化指数中,WI、WPI和LOI这三个指数对风化程度、时间和深度的变化都显示出明...     

柴油和燃料油在风化模拟过程中物理化学特性的比较

溢油风化模拟实验是溢油预测和应急处理的重要基础.通过自制的溢油风化模拟系统在深圳进行室外溢油风化模拟实验,研究了我国南海产的柴油和燃料油风化过程中外部形态、运动粘度、密度、水分含量等方面的变化.结果表明,风化过程中,柴油颜色不断加深,并在液面形成"球状物",燃料油则形成稳定的"巧克力冻".柴油和燃料油的运动粘度、水分均...     

海洋环境中石油的光化学氧化

光氧化是污染物进入海洋环境后的一个物理化学过程。污染物经光氧化后,对环境的危害有所改变,因此,引起海洋环境工作者的关注,有许多人在研究和探讨这方面的问题,尤其对石油及其衍生物(1,2)的光化学氧化的研究,近年来发表了许多研究报告。 石油进入海洋环境后受风浪、阳光、生物等自然因素的作用将发生一系列的风化过程。光氧化是其中之一,在阳光的照射下,石油中某些成分与氧分子结合,形成新的含氧物质,     

船舶溢油风化化学特征变化研究

该文通过实验室模拟海洋风化,探讨了石油原油重质燃料油中烷烃、芳烃、菲类(C_nP)和二苯并噻吩类(C_nD)以及部分特征值C_(17)/Pr、C_(18)/Ph的风化变化规律。研究结果表明,经过120 d的模拟风化实验,残存的重质燃料油中的n-C_8～n-C_(15)正烷烃慢慢依次风化而消失;芳烃中的C_nB、C_0N、C_1N、C_2N、C_3N也逐渐依次被风化掉,菲类和二苯并噻吩类等多环芳烃经过120 d的风化,仍然残存在重质燃料油中,成为油品的主要芳烃成分。另外,实验表明,C_(17)/Pr、C_(18)/Ph经过风化20 d后显著地降低;然而,C_(17)/C_(18)、Pr/Ph的比值经过120 d的风化,保持相对的稳定。因此,C_(17)/Pr、C_(18)/Ph以及C_(17)/C_(18)、Pr/Ph可以作为油品中度风化的参考值。     

湿热流域化学风化与水化学组成季节变化——以西枝江流域为例

为研究湿热中小流域岩石化学风化与化学径流组成的关系，选取硅酸盐岩为主的东江一级支流西枝江流域，分别于2011年1月和7月采集干流和支流水样品并测量其化学组成，运用图解法和正演模型对西枝江流域水化学组成进行分析和定量计算。结果表明，Na⁺和HCO₃^-为西枝江流域水体的主要阳离子和阴离子，两者分别占总阳离子和总阴离子的55%以上。硅酸盐矿物的化学风化对水体阳离子的贡献最大（45.8%），其次是人类活动和碳酸盐矿物风化的贡献（分别是24.7%和22.0%），大气输入对阳离子的贡献相对较少（7.5%）。受碳酸盐矿物风化和人类活动影响较大的支流水化学组成季节变化较大，受硅酸盐矿物化学风化影响的河流水化学组成季节变化不明显。西枝江流域硅酸盐矿物和碳酸盐矿物化学风化速率分别是8.27和56.95 t/（km²·a），二者化学风化对大气CO₂的消耗速率分别为0.80×10⁵和8.52×10⁵ mol/（km²·a）。     

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。     

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 %。     

海洋石油污染与测定

本文对海洋环境中的石油烃来源做了详细的介绍，其主要来源是油轮和航运，约占石油年入海量的４６％左右。还讨论了石油入海后的风化，降解和归宿问题。论述了测定烃不同方法的原理以及结果表达的差异性。并对我国海洋石油污染监测的问题和现状做了概述。     

花岗岩质岩石风化过程中影响主要元素、次要元素和微量元素活动性的化学过程

本研究对葡萄牙某些花岗岩质岩石中发育的10个风化剖面中的38种主要元素和微量元素的行为以及矿物学方面的变化,进行了调查研究。 根据用新鲜母岩中的Ti进行了标准化的地球化学资料,计算了元素的活动性。基于元素在风化过程中的地球化学分布,将化学元素分为两类:不活动元素和活动元素,前者包括Zr、Hf、Fe、Th、Al、Nb、Sc和REE,后者包括Ca、Na、P、K、Sr、Ba、Pb、Mg和Si。活动元素主要来自可淋滤矿物(如长石、云母和磷灰石等),而不活动元素则或者富集在残积相中,或者被次生矿物强烈吸附。 Mn、Cr、V、Fe和Ce的地球化学行为,完全取决于氧化还原条件,这些元素的氧化还原变化可用来确定风化序列氧化态的界限。 在风化作用后期阶段,REE都发生活化或分馏,但在风化作用中期阶段REE却没有发生什么变化。这种分馏作用是由于含REE的稳定和不稳定矿物岩石的选择性淋滤所致。     

碳酸盐岩风化和成土过程的重金属迁移富集机理初探及环境风险评价

为了探究碳酸盐岩在风化和成土过程中重金属元素迁移规律及重金属的富集机理,本次研究以贵州省都匀市及其周边地区寒武纪地层出露的碳酸盐岩风化剖面为研究对象,采用碳酸盐岩酸不溶物的提取试验研究重金属在基岩中的赋存特征,并结合质量平衡法探索重金属的迁移特征,初步讨论了土壤中重金属的富集机制及其环境影响。研究结果表明：碳酸盐岩风化过程中Ca、Mg元素大量淋失所导致的体积和质量的巨大损失,是造成风化土壤重金属相对富集的主要原因;而部分碳酸盐岩风化过程中释放的重金属以多种形式滞留于残积土中,导致土壤中重金属富集程度增加。研究区部分碳酸盐岩风化剖面重金属含量严重超标,其中以Cd和As超标程度最为严重。重金属元素在碳酸盐岩风化剖面中的迁移规律受气候、剖面发育程度、元素地球化学性质和重金属在碳酸盐岩不同矿物相中的分配特征等多重因素控制。综合分析认为碳酸盐岩风化和成土过程中重金属显著富集的特征很可能是喀斯特地区土壤重金属超标的重要驱动机制,建议地方政府及相关部门在规划和发展农业产业时,要高度重视Cd和As超标的风险,加大对喀斯特地区地表径流和地下水重金属污染的监控力度。     

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。     

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。     

海洋石油非生物过程研究进展

本文讨论了近年来关于海上溢油在扩散、飘移、挥发、光化、分散等一系列非生物过程方面研究的进展。此外,对石油组分在上述变化过程中的行为进行了较详细的介绍。     

基于综合生物标志物响应指数评价0~#柴油和平湖原油胁迫下的缢蛏(Sinonovacula constricta)毒性效应

选择0#柴油和平湖原油乳化液对缢蛏(Sinonovacula constricta)进行氧化胁迫实验,选取典型的抗氧化酶-超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷光甘肽硫转移酶(GST)及过氧化物酶(POD)用于衡量油类污染物对生物体造成的氧化压力大小.此外,结合综合生物标志物响应(Integrated Biomarker Responses,IBR)指标,对2种石油污染物对缢蛏的毒性响应进行定量化评价.结果表明,不同浓度的0#柴油和平湖原油对缢蛏消化腺中的4种酶表现出不同程度的诱导效应,各试验组在暴露前期均表现出诱导或抑制,但对4种酶的影响存在时间顺序性,SOD、CAT和GST的酶活性表现为升高-降低的过程,POD表现为降低-升高的过程,活性达到峰值的时间SOD和CAT要早于GST和POD.结合计算出的IBR数值来看,高浓度0#柴油能够引起最为显著的生物效应变化,显示该石油污染物高毒性的特征,0#柴油生物毒性大于平湖原油生物毒性.     

喀什噶尔河下游平原区地下水咸化特征及成因分析

为了揭示新疆喀什噶尔河下游平原区地下水咸化的分布特征和形成机制,综合运用数理统计、Duorv图、PCA-APCS-MLR模型、离子比值和水文地球化学模拟等方法,对2018年采集的69组地下水样品进行分析.结果表明,研究区地下水总体呈弱碱性,TDS的变化范围为573.0~16700.0 mg ·L^-1,地下水化学类型主要为HCO₃·SO₄·Cl、SO₄和SO₄·Cl型;咸化系数计算结果表明,从潜水至深层承压水咸化程度呈现出逐渐增加的规律;蒸发浓缩作用和溶滤作用是导致研究区地下水咸化的主要因素,从潜水至深层承压水碳酸盐岩、硅酸盐岩的风化溶解和阳离子交换作用逐渐减弱,而蒸发盐岩的风化溶解持续加强,也是导致深层地下水咸化程度大于浅层地下水的首要因素;人类活动对研究区地下水咸化也产生了一定的影响;相邻含水层咸水的越流补给加剧了研究区地下水的咸化.     

青藏高原尼洋河流域化学风化的季节变化特征和影响因素

流域风化是理解大陆岩石化学风化对全球气候变化的反馈机制的重要途径,目前的研究集中在大河流域,小流域特别是高寒地区流域化学风化的影响因素尚不确定。本文选择岩性相对单一、人为活动干扰少的青藏高原尼洋河流域为研究对象,开展一个水文年的采样分析,阐明高寒地区流域岩石化学风化的季节变化特征及其影响因素。研究结果显示：尼洋河河水离子主要来源于碳酸盐岩风化和硅酸盐岩风化,对河水中阳离子贡献量分别达到60%和29%,风化速率分别为0.20—19.00 t?km^?2?month^?1和0.09—0.80 t?km^?2?month^?1,年平均值分别为11.90 t?km^?2?a^?1和4.38 t?km^?2?a^?1。在一个水文年内,碳酸盐岩风化明显受到季节变化的影响,而硅酸盐岩风化对季节变化的响应不明显,总体表现为雨季风化速率增加,旱季风化速率降低。地表径流是控制尼洋河流域化学风化的重要因素,径流增大,促进碳酸盐岩和硅酸盐岩风化,但岩石的溶解动力特征会限制径流对风化速率的促进作用。碳酸盐岩溶解速率大,径流增大能持续有效促进碳酸盐岩风化;而硅酸盐岩溶解速率小,随着径流量增大,风化速率增速降低。温度升高能有效促进尼洋河流域的岩石风化,提高岩石矿物的溶解速率。温度也能通过影响径流变化,间接影响流域的风化。位于高寒地区的尼洋河流域气候因素之间相互影响,也影响着物理风化和化学风化。为此,在高寒地区流域展开监测周期更长、采样密度更高的工作,将有助于更好地理解气候因素对风化作用的影响规律。     

油田区土壤石油烃组分残留特性研究

为了揭示石油开采区土壤石油烃组成及残留特性,探讨石油污染物的来源与风化程度,采集了胜利油田孤岛和河口采油区共5口油井周边土壤样品及原油样品,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析原油及土壤样品中的链烷烃(正烷烃+姥鲛烷+植烷)及多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)共51种石油烃单体的含量.结果表明,与原油相比,油田区土壤总提取物中链烷烃与PAHs所占的比例明显偏低;土壤石油烃的组分构成与原油相比,链烷烃中碳数小于12的正烷烃比例明显降低,而高碳数正烷烃比例增加.选择正十八烷/植烷作为指示土壤风化程度的标志,利用主成分分析(principal component analysis,PCA)法分析其与土壤中各石油烃组分的关系,结果显示碳数大于33的正烷烃与中环芳香烃具有高残留性.利用主成分分析综合分析用于土壤石油烃来源识别的4个指标,结果表明,土壤中的石油烃具有明显的原油"指纹".研究结果为油田土壤污染特性的认识提供了依据与基础.     

喀斯特地区黄壤和石灰土剖面化学组成变化与风化成土过程

对西南喀斯特地区典型黄壤和石灰土剖面土壤主量和微量元素组成变化特征进行了研究,提供了有关岩石风化和土壤形成过程的信息。所研究的土壤相对于上地壳普遍富集P和Mn,而亏损Na、K、Ca、Mg元素。与黄壤相比,石灰土具有较高含量的K、Rb和较低含量的Sr元素,同时具有较高Th/Ta,Rb/Sr比值和CIA的特征,指示两类土壤成土母质的差别和石灰土较强的风化程度。不同地区同种类型土壤以及同一地区不同类型土壤的化学组成具有显著差别,反映了不同区域和不同类型土壤在成土母质、风化成土过程和程度上的差异。