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  地质与资源 2021, Vol. 30 Issue (5): 623-627  
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doi：10.13686/j.cnki.dzyzy.2021.05.015
引用本文
王娜. 紫外分光光度法分析油气化探样品中芳烃及其衍生物类化合物[J]. 地质与资源, 2021, 30(5): 623-627.  
WANG Na. ANALYSIS OF AROMATICS AND THEIR DERIVATIVES IN OIL-GAS GEOCHEMICAL SAMPLES BY ULTRAVIOLET SPECTROPHOTOMETRY[J]. Geology and Resources, 2021, 30(5): 623-627.  
紫外分光光度法分析油气化探样品中芳烃及其衍生物类化合物
王娜     
中国地质调查局 沈阳地质调查中心, 辽宁 沈阳 110032
收稿日期：2020-07-21; 修回日期：2020-11-25
基金项目：中国地质调查局项目"国家地质大数据汇聚与管理"(编号DD20190383)。
作者简介：王娜(1980-), 女, 硕士, 高级工程师, 从事地质信息工作, 通信地址  辽宁省沈阳市皇姑区黄河北大街280号, E-mail//53091480@qq.com。
摘要：应用紫外分光光度法分析芳烃及芳烃衍生物，以苯、萘、菲3种物质作为代表性物质，选用正己烷为溶剂，在5个特征波长下测试物质的吸光强度.检出限为12.9×10-9~20.5×10-9，空白加标准确度为98.9%~101.4%，精密度为3.73%~4.51%，实际样品的加标回收分析基本满足要求.在分析测试方法上做了优化，对环境污染小，对人体毒害低，安全性高，既缩减了成本又提高了效率.该方法的准确度精密度高，简便易行，可满足地质行业分析测试的要求，适用于油气化探样品中芳烃类的大批量集中分析测试.
关键词：紫外分光光度法    芳烃及芳烃衍生物    苯-萘-菲    正己烷    特征波长    油气化探    
中图分类号：P599            文献标志码：A            文章编号：1671-1947(2021)05-0623-05
ANALYSIS OF AROMATICS AND THEIR DERIVATIVES IN OIL-GAS GEOCHEMICAL SAMPLES BY ULTRAVIOLET SPECTROPHOTOMETRY
WANG Na     
Shenyang Center of China Geological Survey, Shenyang 110032, China
Abstract: The ultraviolet spectrophotometry is used to analyze aromatics and their derivatives. Taking benzene, naphthalene and phenanthrene as representative substances, n-hexane as solvent, the photon absorbing intensity of the substances is measured at 5 characteristic wavelengths. The results show the detection limit of 12.9×10-9-20.5×10-9, accuracy of standard-addition in blank 98.9%-101.4% and precision 3.73%-4.51%, and the standard recovery analysis of practical samples basically meets the requirements. The analysis testing method is optimized, with low pollution to environment, low toxicity to human body and high safety, which both reduces cost and improves efficiency. The method is simple and feasible, with high accuracy and precision, and can meet the requirements for analysis and testing of geological industry, suitable for mass analysis testing of aromatics in oil-gas geochemical samples.
Key words: ultraviolet spectrophotometry    aromatics and derivatives    benzene-naphthalene-phenanthrene    n-hexane    characteristic wavelength    oil-gas geochemical exploration    

0 引言

油气化探是有效的、可靠的、有较强适应性的且发展潜力巨大的油气勘探方法. 从20世纪80年代开始, 我国在地质勘探油气化探扫面工作中寻找油气藏踪迹[1-3]. 油气藏中的烃类通过扩散-渗透-水动力方式不断地向油床上方及附近的地下水和土层中提供烃源[4-8]. 芳烃类作为主要的油气示踪类物质, 单环、双环、稠环芳烃、芳烃及衍生物是石油的重要组成部分[9-12], 具有特有的, 明显的紫外、荧光特性, 传统的紫外、荧光分光光度法可以有效地分析此类物质的含量. 利用紫外分光光度法测定油气化探样品中芳烃及其衍生物[13-20], 建立含量与地下油气贮集间的相应关系, 在油气化探上是一项值得研究的工作. 笔者在分析测试方法上做了优化与改进, 方法简便易行, 对环境污染小, 对人体毒害低, 既缩减了成本又提高了效率, 准确度和重复性满足要求, 适用于油气化探样品中芳烃类的大批量集中分析测试.

1 试验部分 1.1 仪器设备

紫外分光光度计: 美国PE Lambda 650. 仪器参数: 紫外光光源, 波长范围200~400 nm; 狭缝宽度为2.0 nm. 检测器响应时间: 0.2 s. 程序波长为209 nm、220 nm、260 nm、275 nm、296 nm. 水平振荡器: 分析天平.

1.2 材料和试剂

三角烧瓶、1 cm四透明池比色皿、优级纯石英砂、色谱纯正己烷、优级纯无水硫酸钠, 在烘箱中于105±2 ℃烘2 h, 置于干燥器中冷却备用. 标准物质: 纯苯, 5 mL, 上海麦克林生物化学有限公司; 纯萘, 1 g, 上海麦克林生物化学有限公司; 纯菲, 1 g, Aladdin工业公司.

1.3 标准溶液的制备 1.3.1 苯、萘、菲标准溶液的制备

称取0.100 g的色谱纯苯、萘、菲标准物质, 分别置于100 mL容量瓶中, 加入正己烷溶解, 稀释至刻度, 标准溶液的浓度ρ=1.00 mg/mL. 将上述标准液再用正己烷稀释100倍作为标准工作溶液, ρ=10 μg/mL.

1.3.2 苯、萘、菲标准曲线的制备

将浓度为ρ=10 μg/mL的标准溶液加入正己烷制备成不同浓度的标准系列, 在波长为200~360 nm的范围内以正己烷为空白, 扫描标准系列, 读取它们特征峰的吸光度"A"值, 绘制吸光度-浓度标准曲线.

1.4 样品分析流程

称取土壤样品20 g, 粒径为0.176 mm(过80目筛), 加入30 mL正己烷, 振荡1 h, 静置12 h以上, 再振荡30 min, 静置1 h, 待沉淀后澄清, 将上清液导出加入0.5 g无水硫酸钠, 静置待测. 将清液倒入比色皿, 在紫外分光光度计上进行扫描, 记录各特征波长下的紫外光强度.

2 结果与讨论 2.1 试剂的选择

选择正己烷作为溶解试剂, 相比较石油天然气行业标准中使用的石油醚、环己烷, 使用成本低, 安全性高, 对环境污染小, 对人体毒害更低, 适用于大批量样品的集中检测. 用10 mm比色池于波长在200~360 nm范围进行扫描, 正己烷的吸光强度曲线与基线噪声基本一致.

2.2 苯、萘、菲特征波长的确定

以苯、萘、菲作为芳烃及其衍生物的代表性物质, 以每种物质的单标进行检测, 确定苯在209 nm处有最大吸收峰, 萘在220 nm、260 nm处有最大吸收峰, 菲在275 nm、296 nm处有最大吸收峰. 最终选取5个波长下的吸收峰强度计算样品的吸光度值. 相比较石油天然气行业标准中样品在200~360 nm内大范围扫描, 本研究样品测试的准确度、精密度更高.

2.3 标准曲线

以每种物质的浓度标准系列, 对应不同波长下的各自特征峰的吸光度"A"值, 绘制吸光度-浓度工作曲线. 选取5个波长下的浓度对应吸光度值的工作曲线内容见表 1.

表 1 苯、萘、菲3种物质工作曲线的相关数据 Table 1 Relevant data of working curves for benzene, naphthalene and phenanthrene
2.4 检出限、回收率及重复性分析

取7份正己烷空白试剂, 加入苯、萘、菲3种物质的标准工作溶液, 使加标浓度为100 μg/L, 选定5个波长下连续测定7次, 计算检出限的值; 取7份正己烷空白试剂, 加入苯、萘、菲3种物质的标准工作溶液, 使加标浓度为500 μg/L, 选定5个波长下连续测定7次, 计算回收率和相对标准偏差, 结果见表 2、3.

表 2 检出限分析 Table 2 Detection limit analysis
表 3 准确度和精密度分析 Table 3 Accuracy and precision analysis
2.5 样品分析

取3个实际土壤样品, 处理后测定含量. 向处理后的样品溶液中加入苯、萘、菲3种物质的标准溶液, 每个样品根据含量加入3份不同质量的标准溶液, 测定后计算回收率, 结果见表 4.

表 4 实际样品分析 Table 4 Analysis of practical samples
3 结论

本研究在分析方法上做了优化, 使用正己烷作为溶解试剂, 使用成本低, 安全性高, 对环境污染小, 对人体毒害低, 方法简便易行, 适用于大批量样品的集中检测. 以苯、萘、菲作为芳烃及其衍生物的代表性物质来测试其在样品中的含量, 通过单标确定每种物质的特征波长, 利用其特征波长值扫描, 样品分析的准确度、精密度更高. 该方法可满足地质行业分析测试的要求, 适用于油气化探样品中芳烃类物质的大批量集中分析测试.

由于紫外光谱在测定芳烃时易受外界干扰, 影响因素较多, 有时重复性较差, 结果不受控制, 应进一步排查干扰因素.

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