德國elementar / 2023年六月份電子報-穩定同位素數據對於原油漏油事件的定位與功能

介紹

儘管在過去的幾十年中，每年的石油洩漏量一直在穩步減少，但發生時，它仍然對當地海洋和潮間帶棲息地產生巨大影響及傷害。許多研究都在關注了解海洋環境中溢油化合物的後續發展。漏油事件經過各種風化和降解過程，可能導致油成分改變。這種成分變化會掩蓋掉油的來源，從而影響對來自特定洩漏的油可能經歷過程的追溯。因此，能夠追踪單起漏油汙染將極大化地幫助當地政府了解如何在洩漏現場處理和計劃生物修復。使用PetrovisION，EnvirovisION或isoprime precisION方案將可以實現需求。研究人員分析了此類漏油事件，不僅確定了漏油中每種化合物的比例，而且還以高精度和高準確度確定了每種分子的穩定同位素組成。

漏油事件

國際油輪船東污染聯合會（ITOPF）維護著全球範圍內油輪、聯合運輸船和接駁船意外漏油的數據庫。這用於管理有關原油洩漏數量和規模的統計資訊並確定洩漏原因。該單位分析了長期趨勢，事實證明對評估漏油風險以進行應急計劃以及評估油輪設計和操作變更可能產生的後果非常有用。

圖1. ITOPF發布的1970年至2016年的漏油量

中國大連漏油事件

2010年的大連漏油事件至少向中國東北的大連灣釋放了1500噸原油。這為研究油的風化過程以及這些過程如何改變殘留物的化學特性提供了一個寶貴機會。在發生漏油後的10天（DL-1），30天（DL-2），60天（DL-3），90天（DL-4）和120天（DL-1）收集了一系列來自金石灘jinshitan海岸帶的風化原油殘留物。此外，從發生洩漏的油箱中收集了新鮮的原油樣品（DL-0）。

當地權責單位以GC-MS進行分析以確定烴的組成和濃度。 這結果顯示殘留物中已損失了超過50％的油。 在剩餘的化合物中，n-C13的揮發性餾分在120天內消失了。這表明由於風化作用，GC-MS分析無法識別出油的來源。

圖2.洩漏後10天，原油和其殘留物中存在的化合物

分析

在Isoprime穩定同位素質譜儀上進行化合物δ¹³C比的分析。目前能夠進行此題目分析的分析產品是PetroVISION，EnviroVISION和isoprime precisION。所有系統以100V前置放大器，此前置放大器允許更大的動態範圍。這意味著樣品分析中濃度差異很大的化合物峰將輕而易舉。isoprime visION和isoprime precisION的強大分析性能與GC5燃燒接口相連接，可最佳化系統的性能潛力。能夠在高達1450°C的溫度下運行的微孔反應器管確保了樣品的完全轉化，同時也保留了關鍵的層析分離度。如果需要，也可以將系統配置為用於氫,氮和氧的化合物特定同位素分析。

油樣中各個化合物的δ¹³C同位素比如圖4所示。其總範圍在-30‰至-24‰之間變化很大。儘管經歷了風化過程，每種化合物的δ¹³C值仍隨時間保持不變。單個正構烷烴的δ¹³C值的標準偏差對於Dl-0和DL-3（60天）為0.07‰至0.20‰，對於樣品Dl-0和DL-4（90天）為0.06‰至0.36‰ ）。即使風化時間更長樣品（DL-5）在120天以上的時間裡，各個正構烷烴的δ¹³C值的標準偏差在0.07‰至0.20‰之間，這表明風化對各個正構烷烴的同位素比沒有顯著影響。

圖3.原油中（a）和洩漏後120天（b）中存在的化合物

圖4.含油化合物的同位素分佈。原油和所有殘留樣品的混合物在洩漏後長達120天內，在此穩定同位素的分析中都原原本本的保留了下來

結論

由於蒸發,乳化和水洗的組合過程，易揮發和水溶性較大的化合物在漏油過程中迅速流失。通常，經由這些方法除去低於n-C15的化合物。生物降解同時發生 並負責降低較重餾分的濃度。樣品的穩定同位素分析數據顯示，儘管可能會對原油殘留物的組成有所影響，但仍保持了化合物的同位素比值。此已證明，IRMS的isoprime系列產品的使用是從最初洩漏以來到一段時間內來確定溢油來源的重要工具。

資料出處

感謝Chuanyuang Wang博士的幫助和支持。原論文可以在這裡找到： Wang，C.，Chen，B.，Zhang，B.，He，S.，＆Zhao，M.（2013年）。 原油的指紋圖譜和風化特性 中國大連漏油。海洋污染通報，71（1-2），64-8。http://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2013.03.034

資料來源：elementar官網

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