紫外分光光度法分析油氣化探樣品中芳烴及其衍生物類化合物

王 娜

中國地質調查局沈陽地質調查中心，遼寧 沈陽 110032

0 引言

油氣化探是有效的、可靠的、有較強適應性的且發展潛力巨大的油氣勘探方法.從20世紀80年代開始，我國在地質勘探油氣化探掃面工作中尋找油氣藏蹤跡［1-3］.油氣藏中的烴類通過擴散－滲透－水動力方式不斷地向油床上方及附近的地下水和土層中提供烴源［4-8］.芳烴類作為主要的油氣示蹤類物質，單環、雙環、稠環芳烴、芳烴及衍生物是石油的重要組成部分［9-12］，具有特有的，明顯的紫外、熒光特性，傳統的紫外、熒光分光光度法可以有效地分析此類物質的含量.利用紫外分光光度法測定油氣化探樣品中芳烴及其衍生物［13-20］，建立含量與地下油氣貯集間的相應關系，在油氣化探上是一項值得研究的工作.筆者在分析測試方法上做了優化與改進，方法簡便易行，對環境污染小，對人體毒害低，既縮減了成本又提高了效率，準確度和重復性滿足要求，適用于油氣化探樣品中芳烴類的大批量集中分析測試.

1 試驗部分

1.1 儀器設備

紫外分光光度計：美國PE Lambda 650.儀器參數：紫外光光源，波長范圍200～400 nm；狹縫寬度為2.0 nm.檢測器響應時間：0.2 s.程序波長為209 nm、220 nm、260 nm、275 nm、296 nm.水平振蕩器：分析天平.

1.2 材料和試劑

三角燒瓶、1 cm四透明池比色皿、優級純石英砂、色譜純正己烷、優級純無水硫酸鈉，在烘箱中于105±2℃烘2 h，置于干燥器中冷卻備用.標準物質：純苯，5 mL，上海麥克林生物化學有限公司；純萘，1 g，上海麥克林生物化學有限公司；純菲，1 g，Aladdin工業公司.

1.3 標準溶液的制備

1.3.1 苯、萘、菲標準溶液的制備

稱取0.100 g的色譜純苯、萘、菲標準物質，分別置于100 mL容量瓶中，加入正己烷溶解，稀釋至刻度，標準溶液的濃度ρ＝1.00 mg/mL.將上述標準液再用正己烷稀釋100倍作為標準工作溶液，ρ＝10μg/mL.

1.3.2 苯、萘、菲標準曲線的制備

將濃度為ρ＝10μg/mL的標準溶液加入正己烷制備成不同濃度的標準系列，在波長為200～360 nm的范圍內以正己烷為空白，掃描標準系列，讀取它們特征峰的吸光度“A”值，繪制吸光度－濃度標準曲線.

1.4 樣品分析流程

稱取土壤樣品20 g，粒徑為0.176 mm（過80目篩），加入30 mL正己烷，振蕩1 h，靜置12 h以上，再振蕩30 min，靜置1 h，待沉淀后澄清，將上清液導出加入0.5 g無水硫酸鈉，靜置待測.將清液倒入比色皿，在紫外分光光度計上進行掃描，記錄各特征波長下的紫外光強度.

2 結果與討論

2.1 試劑的選擇

選擇正己烷作為溶解試劑，相比較石油天然氣行業標準中使用的石油醚、環己烷，使用成本低，安全性高，對環境污染小，對人體毒害更低，適用于大批量樣品的集中檢測.用10 mm比色池于波長在200～360 nm范圍進行掃描，正己烷的吸光強度曲線與基線噪聲基本一致.

2.2 苯、萘、菲特征波長的確定

以苯、萘、菲作為芳烴及其衍生物的代表性物質，以每種物質的單標進行檢測，確定苯在209 nm處有最大吸收峰，萘在220 nm、260 nm處有最大吸收峰，菲在275 nm、296 nm處有最大吸收峰.最終選取5個波長下的吸收峰強度計算樣品的吸光度值.相比較石油天然氣行業標準中樣品在200～360 nm內大范圍掃描，本研究樣品測試的準確度、精密度更高.

2.3 標準曲線

以每種物質的濃度標準系列，對應不同波長下的各自特征峰的吸光度“A”值，繪制吸光度－濃度工作曲線.選取5個波長下的濃度對應吸光度值的工作曲線內容見表1.

表1 苯、萘、菲3種物質工作曲線的相關數據Table 1 Relevant data of working curves for benzene，naphthalene and phenanthrene

2.4 檢出限、回收率及重復性分析

取7份正己烷空白試劑，加入苯、萘、菲3種物質的標準工作溶液，使加標濃度為100μg/L，選定5個波長下連續測定7次，計算檢出限的值；取7份正己烷空白試劑，加入苯、萘、菲3種物質的標準工作溶液，使加標濃度為500μg/L，選定5個波長下連續測定7次，計算回收率和相對標準偏差，結果見表2、3.

表2 檢出限分析Table 2 Detection limit analysis

2.5 樣品分析

取3個實際土壤樣品，處理后測定含量.向處理后的樣品溶液中加入苯、萘、菲3種物質的標準溶液，每個樣品根據含量加入3份不同質量的標準溶液，測定后計算回收率，結果見表4.

表4 實際樣品分析Table 4 Analysis of practical samples

3 結論

本研究在分析方法上做了優化，使用正己烷作為溶解試劑，使用成本低，安全性高，對環境污染小，對人體毒害低，方法簡便易行，適用于大批量樣品的集中檢測.以苯、萘、菲作為芳烴及其衍生物的代表性物質來測試其在樣品中的含量，通過單標確定每種物質的特征波長，利用其特征波長值掃描，樣品分析的準確度、精密度更高.該方法可滿足地質行業分析測試的要求，適用于油氣化探樣品中芳烴類物質的大批量集中分析測試.

表3 準確度和精密度分析Table 3 Accuracy and precision analysis

由于紫外光譜在測定芳烴時易受外界干擾，影響因素較多，有時重復性較差，結果不受控制，應進一步排查干擾因素.