灰色系统理论在建立海面石油烃风化模式中的应用

本文以n-C₁₇/n-C₂₀、Pr/n-C₂₀、n-C₁₈/n-C₂₀、Ph/n-C₂₀为指标,用最大矩阵元模糊聚类法探讨了风化一个月的任丘原油和30#重柴油与其他常见的7种油间的油种鉴别问题,确定了4种石油烃为表征油种的风化指标,并对其风化指标建立了灰色风化模式GM(1,1).研究结果表明,GM(1,1)风化模式的精度优于指数回归法,可用于一个月内的海面石油烃风化的预测.     

溢油物理化学性质灰色模式的研究

应用灰色系统理论对海面溢油物理化学性质(蒸发率、溶解率、表面张力、黏度和密度)在风化过程中的变化进行研究,建立了溢油物理化学性质在风化过程中的预测模式GM(1,1)和GM(0,m).结果表明,在风化过程中,溢油物理化学性质的GM(1,1)和GM(0,m)模式预测精度令人满意,皆符合统计学检验的要求;在风化过程中,溢油物理化学性质所具有的灰色相关性可用GM(0,m)模式的灰色辨识参数来表征;在风化过程中,溢油的蒸发率和溶解率可分别用表面张力、黏度和密度作为预报因子。     

Euclid贴近度聚类分析鉴别海面溢油

于１９８６年对我国常见的１４种油品的１９８４年８月大连湾海面溢油进行气相色谱分析，用模糊数学方法建立Ｅｕｃｌｉｄ贴近度聚类分析的海面溢油鉴别模式提出油鉴别的Ｅｕｃｌｉｄ贴近度置信水平λｉ的模糊区概念。     

荧光光谱向量空间距离模式识别法鉴别海面溢油源

采用向量空间距离模式识别法鉴别海面溢油源,研究出4个激发波长和4个发射波长用作数据处理的信息点.对未风化的和风化过的原油,燃料油和润滑油数据进行了研究.并采集了十多条船上的油品验证了方法的可靠性.给出了实验条件下的最小向量空间距离,建立了荧光光谱鉴别海面溢油源的新技术.     

原油中的正构烷烃类在海沙和海水中风化的模拟实验

通过自然条件下沙表层和水面溢油的模拟风化实验,采用GC-MS作为检测器,研究原油中的正构烷烃在厦门地区的风化规律.结果表明,在一个月的风化模拟实验中,两种不同介质溢油风化均明显体现轻组分的正构烷烃丢失现象,且正构烷烃组分在水面溢油的风化速率低于沙表层溢油速率1～2个碳数.沙上模拟实验后期APr/APh比值明显受到风化影响,诊断比值不适用于油源鉴别.诊断比值An-C17/APr、An-C18/APh在短期风化过程中受风化影响小.水面溢油模拟实验结束后发现水体中n-C13-n-C29的正构烷烃组分含量升高2.9%～327.4%.     

渤海原油的蒸发风化对油指纹的影响

选取渤海3个不同区块不同平台的原油样品,进行室内蒸发风化模拟实验.采用气相色谱法和气相色谱一质谱联用法,分析了在不同风化程度(最大风化、最大风化的1/3、最大风化的2/3)下正构烷烃、生物标志化合物以及用于溢油鉴别的诊断比值在风化过程中的变化特征,探讨了渤海不同原油的蒸发变化过程,对渤海溢油鉴定具有重要的借鉴作用.     

短期风化对混合溢油组成的影响

对两种原油进行混合配比实验,将混合后油样置于人工气候箱进行风化模拟实验,采用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)检测风化样品中的生物标志化合物,短期风化作用对混合溢油的油指纹、生物标志化合物诊断指标等的影响。结果表明,混合溢油的正构烷烃总质量变化与单一原油油品的变化规律相近,即前期风化较快,质量减损较多,而后期风化趋缓,不同混合比例的溢油表现差异不明显。常用于短期风化的诊断比值对各混合油样的风化具有指示意义,但难以定性鉴别油品是否发生混合。重复性限法检验只能判定短期风化过程前后的油样为同一油源,而难以反映油样是否为混合油源的特征,各诊断比值的RSD%值较大可能是混合溢油的一个表现。     

柴油的中重度风化鉴别指标研究

以柴油为研究对象,采用溢油风化模拟实验,从分子级水平揭示中长期风化作用对溢油组成的影响。利用相对偏差和重复性限法进行评价和筛选,研究表明,柴油在较短时间(10 d)内,phytane/n-C18和pristine/phytane特征比率可较好地作为油品鉴别的依据;在10~30 d的风化期间,pristine/phytane仍可作为油品鉴别的依据;较长期的风化过程后,上述三个正构烷烃特征比率对于油品鉴别已不再具备意义。所选多环芳烃诊断比值指标中,除MNR、MP/P外,其他参数(MPI-1,MPI-2,Rc,MPDF1,MPDF2,MNR)相对标准偏差在1.10%~5.40%,可较好地用于重度风化溢油源鉴定。     

综合风化条件下渤海原油中PAHs 变化特征研究

以渤海某原油作为研究对象进行50 d综合模拟风化实验,探讨了原油中五类PAHs组分的分布情况及其风化规律.结果表明:经过50 d风化,原油中PAHs的分布发生了较大的改变:萘系列化合物损失最为严重,相对浓度的损失达到56.78%;菲系列所占的比例有所提高,二苯并噻吩、屈、芴系列则保持相对稳定,其分布特征变化规律为进一步筛选溢油来源鉴别新诊断比值参数提供了一定的导向性;经风化检验,现有常用6种PAHs诊断比值在风化50 d后稳定性良好,可用于风化溢油的鉴别.     

基于特征比值的原油中PAHs标志物风化规律研究

以渤海某原油作为研究对象进行综合模拟风化实验, 探讨了原油中五类PAHs组分的风化规律并筛选出其中稳定的诊断比值。结果表明: 经过50d风化, 原油中PAHs的分布已经发生了较大的改变, 其中萘系类损失最为严重, 菲系列所占的比例有所提高, 二苯并噻吩、屈、芴系列则保持相对稳定, 这为进一步筛选用于溢油来源鉴别的新诊断比值参数提供了一定依据; 经风化检验, 现有常用6种PAHs诊断比值在风化50d后较稳定, 可用于风化溢油的鉴别; 所选取新诊断比值中, 菲和屈系列、烷基取代二苯并噻吩类、烷基取代芴类抗风化能力较强, 共筛选出34种诊断比值可作为溢油鉴别的有效指标。     

基于BRDF可见光偏振成像技术的海面溢油油种识别研究

海上溢油事件发生后需要及时判断溢油种类,为溢油事故处置提供及时有效的应对措施。本文利用BRDF多角度测量装置和可见光偏振相机对不同油种和清洁海水进行观测,基于可见光偏振特征筛选出最佳观测Stokes参量和对应观测几何,构建了清洁海水和不同油种数据集,并建立了基于BRDF偏振特征的DBN溢油油种识别模型。研究发现,在实验室可控条件下,相对方位角–60°、0°、–30°组合时油种识别效果较好,光源天顶角和相机观测角二者在接近±50°时识别效果较好;多次重复实验显示,海水、原油、重油、汽油、柴油、棕榈油的最优识别率分别为90%、86.27%、84%、80.44%、82.08%和82%;基于可见光偏振特征所建立的油种识别模型,对于海面溢油种类区分具有较好的效果。     

基于微波散射实验的油种识别研究

海上溢油来源复杂,溢油种类多样,正确识别溢油类型对于溢油应急的快速反应具有重要意义。合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)具有全天时全天候的监测优势,在海面溢油监测中发挥着主力军作用,但在油种识别方面存在不足。利用C波段全极化散射计对柴油、原油、油水混合物和棕榈油进行外场实验观测,探究微波识别油膜的敏感特征参数,并将敏感特征参数应用于海上油膜实验获取的SAR图像进行油种识别。结果表明,在垂直(vertical transmission vertical reception,VV)极化方式下的油水差(?σ⁰)可以有效识别植物油和矿物油;基于d B和linear units表达的后向散射系数(NRCS)计算的抑制比(DR)在垂直(VV)和水平(horizontal transmission horizontal reception,HH)极化方式下可以有效识别植物油和矿物油,并且在交叉(vertical transmission horizontal reception/horizontal transmission vertical...     

多环芳烃油指纹应用于船舶溢油鉴别研究

溢油种类主要包括船舶燃料油和原油,二者性质的差异决定了鉴别方法也相应不同,寻求适合于船舶溢油的鉴别方法具有重要意义。在使用柱色谱层析方法对样品进行分离前处理的基础上,以气相色谱/质谱方法(GC-MS)为主要分析手段,对溢油样品和可疑船舶溢油源样品的多环芳烃油指纹特征进行对比,并在多环芳烃油指纹参数的基础上进一步进行多环芳烃内组成三角图分布特征与聚类分析研究,成功为珠江口水域某船舶溢油事故追踪到肇事溢油源。结果表明:取自丁船的油样和现场溢油样芳烃油指纹特征最为相近,是此次溢油事故的溢油源。受风化作用后的船舶燃料油中饱和烃类化合物数量稀少,且含量极低,不适合用于溢油鉴别,而多环芳烃类化合物较饱和烃类化合物而言具有含量高、种类丰富的特点,是该类溢油鉴别的主要油指纹依据。使用油指纹参数进行可疑溢油源识别时,充分考虑油品中有机分子所受风化影响程度的不同是风化条件下溢油鉴定的关键。因此,多环芳烃油指纹可以有效应用于船舶燃料油溢油的鉴别。     

高光谱特征波段在海洋典型溢油油种识别中的精度评估

溢油种类精准识别对快速有效地治理污染具有重要的意义,高光谱遥感在海面溢油油种识别中至关重要。为探讨海洋典型溢油油种识别的高光谱特征波段范围,通过设计室外模拟溢油实验,在获取原油、燃料油、柴油、汽油和棕榈油等5种油种的实测高光谱数据基础上,运用因子分析和光谱标准偏差分析法遴选溢油油种的光谱特征波段,并利用支持向量机模型开展基于光谱特征波段的油种识别精度评价。结果表明,基于光谱标准偏差分析和因子分析获得的特征波段的油种识别精度分别是83.33%和90.74%,与基于全波段的识别精度相比,整体精度分别提高了3.7%和11.11%。选取的特征波段(360～540 nm, 560～600 nm, 610～630 nm, 640～660 nm)可作为5种油种相互区分的最佳高光谱波段。     

HO—118小型固状溢油拖网简介

为了回收漂浮在海面上的高凝点固状溢油、吸油材料和固体垃圾,海洋技术研究所研制了HO—118小型固状溢油拖网(如照片所示),它主要由两翼浮体,浮体框架、主体网、回收袋网和其他一些连接件组成。其主要性能和技术要求是: 1.回收高凝原油和固体垃圾。 2.回收油时海水表面温度低于15℃。 3.清扫海面宽度2—20m。     

三种渤海原油蒸发特性及对溢油分散剂乳化作用影响的实验研究

作为海面溢油风化的重要过程之一,蒸发会导致溢油组分和性质发生显著变化,从而对溢油分散剂的使用效果产生明显影响。本研究选取三种渤海原油样品开展油品蒸发实验,并对蒸发过程对溢油分散剂乳化效果的影响进行评价。结果表明,在72h蒸发周期内,渤西、旅大10-1和蓬莱19-3原油的蒸发率和运动黏度随蒸发时间的延长均呈逐渐增大的趋势。原油蒸发会减弱溢油分散剂对油品的乳化分散效果。在油品蒸发过程的前12h内,溢油分散剂对油品的乳化率显著降低,12h之后乳化率变化不大。溢油分散剂对不同类型原油的乳化效果不同。与旅大10-1和蓬莱19-3原油相比,尽管渤西原油密度较低,但由于其含蜡量高,溢油分散剂对该原油的乳化效果并没有表现出明显优势。研究结果对于海上溢油事故处置中溢油分散剂的使用具有指导意义。     

海水中沉底油的风化特性及鉴别方法研究

通过对具有代表性的两种原油和两种船用燃油进行340 d的室外模拟风化模拟实验,运用GC-FID法和同步荧光光谱法对海水中风化的漂浮油和沉底油的特性进行分析,为沉底油溯源提供相关依据,以此完善海上溢油事故的监管工作。结果表明:4种实验油品的漂浮油和沉底油荧光光谱差别不大,因此可以用荧光光谱法初步测定沉底油的风化时间;沉底油受蒸发、光解等影响弱于漂浮油,其GC可保持低碳组分峰形,并且由于生物降解,沉底油的气相谱图中均出现不可分辨的复杂混合物(UCM)的特征图谱,可以作为判断是否沉底的判据;两种方法相结合,可以建立一种确定溢油时间、风化经历及方法,以便对溢油进行更准确的溯源。     

海面水包油乳化液溢油量等效估算方法研究

激光诱导荧光(LIF)是一种主动光学探测技术,该技术已在海面未乳化溢油油种鉴别及油膜厚度评估方面取得了一定的研究成果,但乳化溢油的监测理论基础和探测方法尚未成熟。溢油乳化物的量化会直接影响溢油污染的应急处理和灾害评估,但目前对溢油乳化液溢油量的计算尚未有研究报道。本文以水包油乳化液为研究对象,基于等效思想,根据油量相等建立了水包油乳化液与油膜的荧光检测等效模型,并依据光的辐射传输机理推导出等效油膜厚度的估算公式,最后采用仿真实例对估算方法的适用性和有效性进行了验证。实验结果表明,当水包油乳化液含油率小于12×10^-6,厚度小于5.98 cm时,利用所提出的等效方法能有效计算出水包油实际溢油厚度。该方法可为海面乳化溢油量的估算提供一种创新性的方法,具有良好的借鉴意义和实际应用价值。     

荧光技术在溢油鉴别中的应用

荧光光谱具有灵敏度高、选择性好、分析速度快等特点被广泛应用于溢油鉴别。通过结合同步荧光光谱法、导数荧光光谱法和三维荧光光谱法对某码头一次溢油事故的溢油样进行分析鉴别,快速准确地鉴别出溢油源,进一步说明了荧光光谱法是溢油鉴别中一种有效的技术方法。研究结果表明:(1)同步荧光光谱对油源较为相近的油样区分能力较差,但可初步判断其相似性;(2)三维荧光光谱图油样荧光强度会受风化等因素的影响,但谱图的整体轮廓受干扰因素影响较小,芳烃的测定结果能比较准确地反映出溢油源的特征信息;(3)一阶导数荧光光谱中峰的比值能增强光谱特征,提高溢油鉴别的分辨能力。     

油污染对海参急性毒性的影响

海洋溢油事故的不断增加对海洋生物的危害日益增大.油污染对刺参(Stichopus japonicus)的急性毒性影响方面的研究较少.通过轻质原油和重柴油不同加油量对刺参96小时急性毒性对比实验研究表明,在本实验条件下,轻质原油加油量为35毫升以下和重柴油加油量为55毫升以下时,96小时未发现刺参有死亡现象;但当轻质原油加油量为35毫升以上时,72小时以后发现刺参死亡.由此可见,刺参对海水中油污染具有一定的抗性,同时轻质原油比重柴油污染对刺参的急性毒性大.