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

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＝10μg/mL.

1.3.2 苯、萘、菲标准曲线的制备

将浓度为ρ＝10μg/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100μg/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500μg/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

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.

表3 准确度和精密度分析Table 3 Accuracy and precision analysis

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.