碳稳定同位素比质谱法对中东原油的鉴别.pdf

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1、第40卷分析化学(FENXIHUAXUE)研究报告第7期2012年7月ChineseJournalofAnalyticalChemistry1104～11O8DOI：10．3724／SP．J．1096．2012．11420碳稳定同位素比质谱法对中东原油的鉴别刘晓星王艺王砚利公维民(大连海事大学环境科学与工程学院，大连116026)摘要采用气相色谱／稳定同位素比质谱法(GC／IRMS)对具有相似化学特征的科威特、阿联酋、沙特以及伊拉克产的原油中正构烷烃(—C。～—C)的碳稳定同位素比(3C／2C)进行了分析，通过原油单体

2、烃分布趋势对比、主成分归类、同位素比值与诊断比例(Diagnosticratio，DR)联用等方法对4种原油进行了鉴别。结果表明，沙特与伊拉克所产原油、科威特与阿联酋所产原油的单体烃分布趋势相似，且主成分相近，采用同位素比值与诊断比例联用法成功地对它们进行溯源。结果表明，沙特与伊拉克所产原油的(”C／c)值以及DR(n—Cl7／pristane(Pr)、一CB／phytane(Ph)、Pr／Ph)~，说明它们具有相同的母质类型及沉积环境，属于同一种原油；科威特与阿联酋所产原油的(3C／℃)值相似，而DR明显不同，表明其

3、母质类型及成熟度不同，属于不同种原油。本研究所采用的分析技术也适用于其它原油的溯源研究。关键词中东原油；主成分；碳稳定同位素比；诊断比例l引言近年来，不时发生外籍油轮溢油污染我国海洋环境的事故，而现行常用的气相色谱法、液相色谱法、荧光法等方法在鉴别油源不同而沸点相近的油品时，往往结果相似而难以识别】，因而无法提供可靠的分析数据，对事故肇事者追究责任。因此，准确鉴定并查明溢油的来源具有重要的现实意义]。稳定同位素比分析法在鉴别原油等方面具有独特的优势，它是通过测定各组分中碳、氮、氧或氢等元素的稳定同位素比来确定石油化学指

4、纹的嘲。气相色谱与同位素比质谱联用技术(GC／IRMS)的出现弥补了现行分析方法的缺欠。Wenger等利用碳稳定同位素调查了石油的生物降解过程以及油品质量的变化，证实IRMS是一种可行的鉴别同源或不同源油品的方法；Vieth等吲利用碳稳定同位素探讨了Gullfaks原油在生物降解过程中轻质饱和烃的变化；Skaare等诠释了如何利用碳稳定同位素来识别海底钻井过程中泄漏的石油，并且估测出它们泄漏的时间；Dawson等伽对澳大利亚北部Timor海域的石油及其沉积物中碳氢化合物的稳定同位素组成进行分析，考察了油源及石油成熟度对

5、氢的稳定同位素值(D)的影响；Cortes等“对哥伦比亚地区石油间的正构烷烃中碳的稳定同位素值(”c)进行对比，其特征值的差异反映出不同沉积环境的特性；Asif等[12对巴基斯坦海域的石油样品中饱和烃以及多环芳烃中的8D进行分析，对石油中生物降解过程进行了评估。本研究采用GC／IRMS法对具有相似物理化学特性的科威特、阿联酋、沙特以及伊拉克所产原油中正构烷烃(—c。。～一C)的碳稳定同位素比(℃／℃)进行了分析，通过原油单体烃分布趋势对比、主成分的归类与缩减、同位素比值与诊断比值联用等方法，成功地实现了4种中东原油的准

6、确区分。2实验部分2．1仪器与试剂GC／IRMS(TraceGCUltra／DeltaVAdvantage．ThermoFisherScientific)；Milli-Q超纯水处理系统(Milipore公司)；FisherSorvallST16R离心机(Thermmo公司)；AB104-N电子天平TOLEDOGroup(Mettler公司)；氮吹仪；玻璃层析柱(120mm×10mm)。—Cl0～—C2正构烷烃标准品(Larodan)；二氯甲烷、正己烷和甲醇(HPLC纯，Merck公司)；无水201I一12-16收稿；2

7、012-02-20接受本文系中央高校基本科研业务费专项资金资助项目E—mail：xiaoxingliu@hotraail．~Om_第7期刘晓星等：碳稳定同位素比质谱法对中东原油的鉴别NasO(分析纯，天津威晨化学试剂公司)；实验用的中东原油样品由大连石油化工公司提供。一一8II哥詈《卅2．2实验方法∞∞印∞加0∞各取油样0．2g，分别置于10mL二氯甲烷一正己烷洗脱剂(2：1，v／v)中，并加入少量无水NazSO，以3000r／min离心10min，上清液为待用试样；用甲醇、正己烷和二氯甲烷分别冲洗柱层硅胶，晾干后用超

8、纯水活化；将玻璃丝棉置于层析柱底部，加入3g活化后的硅胶，再加入0．5cm厚的无水Na2SO，用20mL正己烷淋洗；在层析柱顶端注入200laL离心后的试样，用15mL洗脱剂进行淋洗，得到含有正构烷烃组分的洗脱液，氮吹后用正己烷溶剂将试样定容至1mL待测。气相色谱分析条件：载气He，流速2．5mL／min；H：流量30mL／min