双环倍半萜化合物在海洋溢油鉴别中的应用研究

摘要

随着海上石油运输业的发展，溢油事故时有发生。溢油不仅严重污染环境，破坏生态平衡，而且严重危害人类健康。而对已经发生的溢油事故，需要及时准确地确定溢油来源，以便能及时实施应急措施、确定责任方以及解决纠纷。因此，准确进行溢油鉴别、确定溢油污染源具有非常重要的意义。生物标志化合物具有显著的地球化学特征，并有较强的抗降解性，在溢油鉴别中应用广泛，以藿烷、甾烷及重排甾烷类化合物最常用，但在轻质石油产品中，一些高沸点藿烷和甾烷大部分已经除去，而低分子量的双环倍半萜化合物浓度大大增加。
　　双环倍半萜（BicyclicSesquiterpenes，简称BS）是一类重要的生物标志化合物，由藿烷于成岩作用初期，在微生物作用下，发生降解、开环断裂，形成的带有官能团、具有双环结构的产物，后经脱官能团、重排演化形成的具有十氢化萘碳骨架的多种异构体化合物，广泛存在于各类生物体以及石油沉积物中，并且在燃料油以及柴油中也有存在。该类具有较强的抗生物降解性，沸点较低，有重要的地球化学意义。本研究运用GC-MS分析技术，选用渤海平台中质原油，涠洲岛以及部分海外系列油样进行了双环倍半萜的定性与定量分析，根据油样的指纹特征进行了主成分分析，并对部分油样进行了生物降解以及风化实验，以探讨双环倍半萜在环境中的稳定性。
　　研究的主要内容和结论归纳如下:
　　1、双环倍半萜化合物的指纹分布规律以及内标法半定量分析
　　采用气相色谱质谱联用(GC-MS)技术，建立了原油中双环倍半萜化合物内标法半定量的分析方法，对10种双环倍半萜化合物进行了定性定量分析。并对不同地理位置海上油井平台的原油中双环倍半萜指纹进行了分析。研究结果表明:不同地区的原油中双环倍半萜化合物的总含量各有差异;同一海域不同采油平台的原油中双环倍半萜化合物指纹相似，而不同来源的原油中双环倍半萜化合物的分布特征及含量具有显著差异。通过此方法可以实现不同来源原油的准确鉴别。
　　2、以双环倍半萜化合物诊断比值的主成分分析法进行溢油鉴别
　　通过GC-MS特定检测方法对8个渤海油样，7个涠洲岛油样以及9个海外不同区域油样中双环倍半萜化合物进行半定量分析，结合参考文献对双环倍半萜化合物诊断比值重新定义，对每个油样中双环倍半萜化合物的诊断比值进行计算，并根据多元统计法，利用SPSS17.0数据库软件对双环倍半萜化合物诊断比值进行主成分分析。研究结果表明，同一地区油样可划分为一类，即:渤海油样划分为同一类，涠洲岛油样划分为一类，而国外油样因油源地域差异而分布散乱，无规律可言。因此，可通过双环倍半萜化合物这一指标进行油源地域的划分，从而达到油源的初步判别。
　　3、岸滩模拟溢油降解条件下双环倍半萜变化规律研究
　　以渤海中质原油为样本进行为期21d的岸滩模拟生物降解实验，对原油中双环倍半萜化合物的含量变化与诊断比值的稳定性进行了考察。研究结果表明:在生物降解21d内，双环倍半萜化合物含量变化小，诊断比值基本无变化。因此，双环倍半萜化合物在≤21d的生物降解条件下，具有一定稳定性，可用于进行溢油发生21d内的油源鉴别。

目录

摘要

第一章 前言

1．1 海面溢油鉴别研究概况

1．1．1 海洋溢油

1．1．2 海洋溢油的来源

1．1．3 溢油的危害

1．1．4 海洋溢油的风化作用

1．1．5 溢油鉴别技术

1．2 双环倍半萜化合物研究概述

1．2．1 双环倍半萜化合物简介

1．2．2 双环倍半萜化合物研究进展

1．3 研究意义、研究内容和主要创新点

1．3．1 研究意义

1．3．2 研究内容

1．3．3 创新立意点

第二章 双环倍半萜化合物的指纹特征以及半定量分析

2．1 引言

2．2 材料与方法

2．2．1 试剂与仪器

2．2．2 实验方法

2．3 仪器分析条件

2．4 结果与讨论

2．4．1 双环倍半萜化合物GC保留指数计算和定性

2．4．2 定量以及方法精密度

2．5 小结

第三章 以双环倍半萜化合物诊断比值的主成分分析法进行溢油鉴别

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 仪器与试剂

3．2．2 原油样品来源

3．2．3 样品前处理

3．2．4 分析条件

3．3 结果与讨论

3．3．1 诊断比值选取

3．3．2 数据标准化处理

3．3．3 主成分的筛选和贡献率

3．4 小结

第四章 岸滩模拟溢油降解条件下双环倍半萜变化规律研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 仪器与试剂

4．2．2 天津岸滩生物降解实验

4．2．3 样品前处理

4．2．4 分析条件

4．2．5 定性方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 短期生物降解对双环倍半萜含量变化的影响

4．3．2 生物降解对双环倍半萜诊断比值的影晌

4．3．3 短期生物降解对双环倍半萜诊断比值的影响

4．4 小结

第五章 室外自然风化条件下双环倍半萜变化规律研究

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 实验方法

5．2．2 仪器与试剂

5．2．3 样品前处理

5．2．4 分析条件

5．3 结果与讨论

5．3．1 风化过程中双环倍半萜化合物含量的变化规律研究

5．3．2 风化过程中双环信半萜化合物诊断比值的变化规律研究

5．4 小结

结论

参考文献

致谢

攻读学位期间已发表和待发表的相关论文

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