宋成文，劉 瑀 李 穎, 韓云利, 郭菁菁 (大連海事大學環(huán)境科學與工程學院，遼寧 大連 116026)

普通熒光譜圖法鑒別海上溢油研究

宋成文，劉 瑀 李 穎, 韓云利, 郭菁菁 (大連海事大學環(huán)境科學與工程學院，遼寧 大連 116026)

溢油鑒別是確定海上溢油事故污染源的重要的科技手段。采用普通熒光光譜法對16種油品的譜圖信息進行提取鑒別。實驗結(jié)果顯示，對于不同種類的油品，由于其熒光光譜譜圖信息相差較大，使用普通熒光光譜法很容易就可以區(qū)分開；而對于同一類型油品，由于其組分特征相似，熒光光譜的特征峰數(shù)目及其峰谷位置相近，鑒別起來存在一定困難。因此，在實際操作中可以考慮將普通熒光光譜法作為溢油鑒別程序中的初選步驟。

溢油；鑒別；熒光光譜；指紋

溢油進入海洋環(huán)境后，對環(huán)境造成嚴重的危害，迅速、準確地發(fā)現(xiàn)溢油事故并鑒別海面溢油源，對海面環(huán)境管理和防止具有重要的意義。然而由于溢油進入海洋后，在一系列物理、化學和生物等因素的作用下，歷經(jīng)擴展、離散、遷移、揮發(fā)、溶解等過程[1,2],油的組成和性質(zhì)發(fā)生一系列變化，從而使油品固有的可顯示指紋受到不同程度的干擾和破壞，從而給海面溢油鑒別帶來一定的困難。長期以來，比較通用的鑒別方法有熒光光譜法、紅外光譜法、氣相色譜法等[3]。其中熒光光譜法作為“指紋”信息來源的多環(huán)化合物，其水溶性揮發(fā)性都比較小，自然風化速度也相對較慢，在熒光光譜上基本不受時間變化的影響；同時熒光光譜法具有靈敏度高、選擇性好、取樣量少、分析結(jié)果快速等優(yōu)點[4,5]。因此，熒光光譜法用于鑒別海面溢油源是目前溢油源鑒別的重要手段之一。筆者采用普通熒光光譜法對16種不同的油樣品進行分析鑒別,提取相應指紋信息。

1 試 驗

1.1油樣

選用16種不同油品進行試驗，包括重柴油380 (X1)、重柴油180(X2)、柴油10# (X3)、柴油0#(X4)、汽油93#(X5)、汽油90#(X6)、潤滑油(X7)、俄羅斯原油(X8)、大慶原油(X9)、 南巴原油(X10) 、澳大利亞原油(X11)、利比亞原油(X12)、利比里亞原油(X13)、阿塞拜疆原油(X14)、阿爾及利亞原油(X15)、阿拉伯原油(X16)。

1.2樣品分析

采用干凈的稱量瓶稱量0.05g油樣。用正己烷直接將油洗入干凈的10ml的離心管中，至于旋渦混合器上震蕩使油樣全部溶解，配置成2.0g/L的貯備液。用微量注射器吸取40μl溶于10ml的棕色玻璃容量瓶中并定容，配置成2mg/L待測液，靜止30min，并在進行分析前再搖數(shù)次以確保油全部溶解均勻。然后，使用美國Varian公司Eclipse熒光分光光度計，依次將激發(fā)波長固定在250nm處，發(fā)射波長在270～600nm范圍內(nèi)進行樣品掃描，同時記錄下激發(fā)波長處的發(fā)射光譜圖。

2 結(jié)果與討論

熒光分析包括2種譜的測定，即激發(fā)光譜和發(fā)射光譜。有機化合物吸收一定頻率的光后，引起分子中的電子躍遷，每一躍遷都對應著吸收一定的能量(即一定波長)，如果連續(xù)頻率的光不斷地照射物質(zhì)的分子，就可以得到一系列吸收光譜的相對效率。而發(fā)射光譜是指物質(zhì)在某一激發(fā)波長，引起物質(zhì)發(fā)射不同波長熒光的相對強度，故發(fā)射光譜通常稱為熒光光譜。

圖1為濃度為20mg/L時9種原油、7種成品油油樣品在254nm處的熒光發(fā)射光譜圖。表1列出激發(fā)波長在254nm處，16種油樣的熒光光譜峰-谷位置及其相對應的強度。從圖1和表1可以看出，相同濃度下，不同油品的熒光強度有很大的差別，其中重柴油的強度最大，汽油和潤滑油的強度最小，而且對于不同種類的油品(重柴油、輕柴油及原油)，由于組分性能相差較大，其熒光譜圖形狀也明顯不同，據(jù)此可以將不同類型的油品直接區(qū)分開來。

圖1 實驗油樣在Ex為254nm處的熒光發(fā)射光譜圖

編號油 樣強度峰位強度峰位強度峰位強度峰位X1重柴油380319129638368764026287--X2重柴油180318139637780314016907--X3柴油10#3192968354303638024464001697X4柴油0#3162022355227938220484021664X5汽油93#3164663591077----X6汽油90#313201358583----X7潤滑油346274356532----X8俄羅斯原油31996636330133712932--X9大慶原油315114835481----X10南巴原油320113236645993734768--X11澳大利亞原油319283136058733695601--X12利比亞原油319107637145663744583--X13利比里亞原油317122136348633654814--X14阿塞拜疆原油31811853633863733867--X15阿爾及利亞原油320176436668413726876--X16阿拉伯原油3171063373233538623263992367

對于同一類型的油品，使用普通熒光光譜仍可以實現(xiàn)一定程度的鑒別。對2種重柴油來說，盡管其譜圖輪廓較為相似，峰-谷位置相近，但在相同濃度條件下表現(xiàn)出的熒光強度不同，其中重柴油180(X2) 的熒光強度大于重柴油380(X1)，這一點可用來鑒別不同類型重柴油。對于柴油的鑒別，也可按照這一點來進行，柴油10#(X3)和柴油0#(X4)譜圖輪廓相似，但是柴油10#(X3)的熒光強度大于柴油0#(X4)。

汽油93#(X5)、汽油90#(X6)和潤滑油(X7) 譜圖輪廓較為相似，其峰-谷位置相近，對于這2類油品(汽油和潤滑油)，僅借助普通熒光光譜很難實現(xiàn)，必須借助其他技術(shù)手段輔助完成[7,8]。而對于相同濃度條件下汽油93#(X5)和汽油90#(X6)，由于汽油93#(X5)的熒光強度大于汽油90#(X6)，可以根據(jù)熒光強度進行鑒別。對于9種原油的鑒別，除了大慶原油(X9) 的熒光強度明顯低于其他原油樣品，可以進行區(qū)分的話，其他各原油的峰、谷位置均比較接近，只是強度有所不同，對于這些不同種類的原油，僅靠熒光強度一個指標來完成對多種原油進行成功鑒別是不現(xiàn)實的，而且有些原油的譜圖幾乎是重疊的，如南巴原油(X10) 和利比亞原油(X12)、阿塞拜疆原油(X14)和阿拉伯原油(X16)，對于這些油品，必須得借助更為先進的手段來實現(xiàn)鑒別目的[6,7]。

3 結(jié) 語

普通熒光光譜圖體現(xiàn)油品的部分特征信息，對于不同種類的油品，由于組分特征差異明顯，其譜圖輪廓，峰-谷位置都有較大的差別，可以使用熒光光譜法進行區(qū)分。但普通熒光光譜法對組分較為接近的油品分辨能力較差，對于這些油品，必須得借助更為先進的手段來實現(xiàn)鑒別目的。盡管普通熒光光譜圖在溢油鑒別上有一定的局限性，不能作為充分證據(jù)來鑒別溢油，但可以考慮作為溢油鑒別程序中的初選步驟。

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[編輯] 洪云飛

TE991.5；X834

A

1673-1409(2008)04-N057-03

2008-09-06

國家海洋局重點實驗室開放基金資助項目(200915)。

宋成文(1975-)，男， 1998大學畢業(yè)，博士，講師，現(xiàn)主要從事海洋污染監(jiān)測與檢測等方面的研究工作。