芳烃油,环烷油,烷烃油的HS编码是多少
芳烃油 商品编码:27075000.00 货品名称:其他芳烃混合物(250℃时蒸馏出芳烃含量以体积计在65%及以上)
环烷油 商品名称:38121000.00 货品名称:配制的橡胶促进剂
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多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons PAHs)是煤,石油,木材,菸草,有机高分子化合物等有机物不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物,是重要的环境和食品污染物。迄今已发现有200多种PAHs,其中有相当部分具有致癌性,如苯并α芘,苯并α蒽等。PAHs广泛分布于环境中,可以在我们生活的每一个角落发现,任何有有机物加工,废弃,燃烧或使用的地方都有可能产生多环芳烃。
基本介绍中文名 :多环芳烃 外文名 :Polycyclic Aromatic Hydrocarbons PAHs 特点 :重要的环境和食品污染物 危害 :致癌性 来源 :燃烧 存在方式 :大气、水体、土壤物质简介,同类物质,物质来源,自然源,人为源,物质变化,存在状态,迁移变化,特性,物理性质,化学性质,分析方法,分光光度法,物理方法,化学方法,降解方法,薄层色谱,其他研究,研究方向,致癌毒性,相关新闻, 物质简介 分子中含有两个以上苯环的碳氢化合物,包括萘、蒽、菲、芘等150余种化合物。有些多环芳烃还含有氮、硫和环戊烷,常见的具有致癌作用的多环芳烃多为四到六环的稠环化合物。 国际癌症研究中心(IARC)(1976年)列出的94种对实验动物致癌的化合物,其中15种属于多环芳烃,由于苯并[α]芘是第一个被发现的环境化学致癌物,而且致癌性很强,故常以苯并[α]芘作为多环芳的代表,它占全部致癌性多环芳烃1%-20%。 同类物质 PAHs主要包括18种同类物质: 18种常见多环芳烃 ⒈NAP Naphthalene 萘(NAP) 2 .ANY Acenaphthylene 苊烯(ANY) 3.Acenaphthene 苊萘嵌戊烷(ANA) ⒋FLU Fluorene 芴(FLU) ⒌PHE Phenanthrene 菲(PHE) ⒍ANT Anthracene 蒽(ANT) ⒎FLT Fluoranthene 荧蒽(FLT) ⒏PYR Pyrene 芘(PYR) ⒐BaA Benzo(a)anthracene 苯并(a)蒽(BaA) ⒑CHR Chrysene 䓛(CHR) ⒒ BbF Benzo(b)fluoranthene 苯并(b)荧蒽(BbF) ⒓ BKF Benzo(k)fluoranthene 苯并 (k)荧蒽(BkF) ⒔BaP Benzo(a)pyrene 苯并(a)芘(BaP) ⒕IPY Indeno(1,2,3-cd)pyrene 茚并(1,2,3-cd)芘(IPY) ⒖DBA Dibenzo(a,h)anthracene 二苯并(a,h)蒽(DBA) ⒗BPE Benzo(g,hi)perylene 苯并(ghi)苝(二萘嵌苯)(BPE) 17.Benzp(e)pyrene 苯并(e)芘(BeP) 18.Benzo(j)fluoranthene 苯并(j)荧蒽(BjF) 物质来源 在自然界中这类化合物存在着生物降解、水解、光作用裂解等消除方式,使得环境中的PAHs含量始终有一个动态的平衡,从而保持在一个较低的浓度水平上,但是近些年来,随着人类生产活动的加剧,破坏了其在环境中的动态平衡,使环境中的PAHs大量的增加。 自然源 主要包括燃烧(森林大火和火山喷发)和生物合成(沉积物成岩过程、生物转化过程和焦油矿坑内气体),未开采的煤、石油中也含有大量的多环芳烃。 人为源 PAHs人为源来自于工业工艺过程、缺氧燃烧、垃圾焚烧和填埋、食品制作及直接的交通排放和同时伴随的轮胎磨损、路面磨损产生的沥青颗粒以及道路扬尘中,其数量随着工业生产的发展大大增加,占环境中多环芳烃总量的绝大部分;溢油事件也成为PAHs人为源的一部分。因此,如何加快PAHs在环境中的消除速度,减少PAHs对环境的污染等问题,日益引起人们的注意。 物质变化 存在状态 多环芳烃广泛存在于人类生活的自然环境如大气、水体、土壤、作物和食品中。截止2013年4月份己知的多环芳烃约有200多种。大气中的PAHs以气、固两种形式存在,其中分子量小的2-3环PAHs主要以气态形式存在,4环PAHs在气态、颗粒态中的分配基本相同,5-7环的大分子量PAHs则绝大部分以颗粒态形式存在。水体中的多环芳烃可呈三种状态:吸附在悬浮性固体上;溶解于水;呈乳化状态。己知的地表水中的多环芳烃有20余种。地下水和海水中也检测了多环芳烃。土壤中PAHs的浓度一般在10-10&microg/Kg范围内,城郊土壤中PAHs的浓度更高,达10-10&microg/Kg。土壤的污染必然影响到作物的生长.蔬菜中BPa的含量以叶类蔬菜最多,根菜类和果实类蔬菜次之 迁移变化 多环芳烃在环境中大多数是以吸附态和乳化态形式存在,一旦进入环境,便受到各种自然界固有过程的影响,发生变迁。通过复杂的物理迁移、化学及生物转化反应,在大气、水体、土壤、生物体等系统中不断变化,改变分布状况。处在不同状态、不同系统中的多环芳烃则表现出不同的变化行为。多环芳烃进入大气后,可通过化学反应、降尘、降雨、降雪等过程进入土壤及水体中。 特性 物理性质 多环芳烃大部分是无色或淡黄色的结晶,个别具深色,熔点及沸点较高,蒸气压很小,大多不溶于水,易溶于苯类芳香性溶剂中,微溶于其他有机溶剂中,辛醇-水分配系数比较高。多环芳烃大多具有大的共扼体系,因此其溶液具有一定萤光。一般说来,随多环芳烃分子量的增加,熔沸点升高,蒸气压减小。多环芳烃的颜色、萤光性和溶解性主要与多环芳烃的共扼体系和分子苯环的排列方式有关.随p电子数的增多和p电子离域性的增强,颜色加深、萤光性增强,紫外吸收光谱中的最大吸收波长也明显向长波方向移动;对直线状的多环芳烃,苯环数增多,辛醇-水分配系数增加,对苯环数相同的多环芳烃,苯环结构越“团簇”辛醇-水分配系数越大。 化学性质 多环芳烃化学性质稳定.当它们发生反应时,趋向保留它们的共扼环状系,一般多通过亲电取代反应形成衍生物并代谢为最终致癌物的活泼形式。其基本单元是苯环,但化学性质与苯并不完全相似。分为以下几类: ⑴具有稠合多苯结构的化合物 如三亚苯、二苯并 [e,i]芘、四苯并 [a,c,h,j]蒽等,与苯有相似的化学稳定性,说明:电子在这些多环芳烃中的分布是和苯类似的。如图1所示: x电子分布与苯类似的多环芳烃 图1x电子分布与苯类似的多环芳烃 ⑵呈直线排列的多环芳烃 如蒽、丁省、戊省等,比苯的化学性质活泼得多。其反应活性随环的增加而变强,环数达到7个的庚省,化学性质极为活泼,几乎无法获得纯品。这种多环芳烃进行化学反应的特点,是常在相当于蒽的中间一个苯环的相对碳位(简称中蒽位)上发生。如图2所示: 图2 直线状多环芳烃 ⑶呈角状排列的多环芳烃 如菲、苯并[a]慈、蔡并[2,3-a]蒽、蕙并,[2,3-a]蕙等,其化学活性一般比相应的直线排列的异构体小。在加合反应中,通常在相当于菲的中间的双键部位,即菲的9,10键(简称中菲键)上进行。π电子在很大程度上被限定在中菲键上,因此中菲键的化学性质非常接近于烯键。角状多环芳烃含有4个以上环的,除了较活泼的中菲键外,还常含有直线多环芳烃类似的活泼对位——中慈位,如苯并[a]葱的8,15位。但活泼程度比相应的直线状异构体低,基本上也是随环数的增多而增强 如图3所示: 图3 角状排列的多环芳烃 ⑷结构更复杂的稠环烃 如苯并[a]花、二苯并[a,i]芘等,具有活泼的中菲键,但没有活泼的对位。这类多环芳烃中具有致癌性的不少,如苯并[a]芘是致癌性最强的多环芳烃。它们的结构如图4所示: 图4 复杂多环芳烃(“*”表示中菲键) 分析方法 随着科学技术的不断进步,多环芳烃的检测方法也在不断地发展变化,从开始的柱吸附色谱、纸色谱、薄层色谱(TLC)和凝胶渗透色谱(GPC)发展到如今的气相色谱(GC)、反相高效液相色谱(RP-HPLC),还有紫外吸收光谱(UV)和发射光谱(包括萤光、磷光和低温发光等),还有质谱分析、核磁共振和红外光谱技术,以及各种分析方法之间的联用技术等。较为常用的是分光光度法和反相高效液相色谱法。近几年来多环芳烃的分析方法发展迅速,出现了如微波辅助溶剂萃取、固相微萃取、超临界流体等多种新的分析技术。 分光光度法 分光光度法有紫外分光光度法、萤光光谱法、磷光法,低温发光光谱法和一些新的发光分析法等等。用发光技术分析RAHs多环芳烃样品比吸收分光光度法具有灵敏度高、专属性强等优点。发光法的灵敏度比吸收法高10-100倍,其检出量约在10.6一10.8g范围。由于紫外分光光度法仪器简单,通用性强,所以也比较常见。一般PAHs的mole吸光系数(ε)在10-10左右,检出灵敏度约在&microg数量级。下表1是部分多环芳烃的最大紫外吸收波长。 表1 部分多环芳烃的最大紫外吸收波 物质 最大吸收波长(nm) ────────────────────────────────── 萘 275 蒽 370 丁省 460 戊省 580 低温萤光分析法是近几年出现的一种新的多环芳烃分析方法。于立军等利用光纤传导低温装置和萤光分光光度计偶联,对多环芳烃进行低温激发、发射光谱扫描,获得了多环芳烃的Shpolskii低温萤光光谱,呈现出很明显的精细结构,对多环芳烃有很好的鉴别能力。 物理方法 ⑴加热法 水中的苯并[a]芘可通过加热煮沸使其浓度降低,当加热至沸时,其含量可减少37%-57%,如再继续加热,则其含量不再减少,且发现部分苯并[a]芘已转入到加热煮沸形成的沉垢中去。其他多环芳烃也可在加热煮沸过程中部分地被除去。 ⑵混凝沉淀法 利用此法及氯化可除去15%一85%的苯并[a]芘,如果再用合成絮凝剂及通过活性炭过滤,所得到的处理水,其多环芳烃的含量可达到食用水的标准。 ⑶吸附法 石化厂排出的废水中的荧蒽、苯并[al芘、茚并芘、3,4-苯并荧蒽、11,12-苯并荧蒽、苝及苝等,可以用活性炭吸附去除。使用粉状活性炭,虽然可以降低其臭味,但是要达到饮用水的标准,即0.2&microg/L是相当困难的。活性炭对分子量大的多环芳烃吸附效果较差,采用大孔树脂吸附效果较好。总的来说,仅用物理方法处理多环芳烃是困难的,应当结合生化处理方法和化学处理方法一起使用。 化学方法 化学法处理多环芳烃主要有光氧化及化学药剂氧化两大类。 在光氧化过程中,水中的多环芳烃是在光诱发所产生的单线态氧、臭氧或轻基游离基的作用下发生氧化降解的。苯并[a]芘可因光氧化而去除56%,并形成苯并[a]芘-3,6-二酮或其他二酮类化合物,以及一些未知的化合物。 在化学氧化中,主要是臭氧氧化和氯氧化两种。臭氧去除多环芳烃的效果比其它氧化法为好。水溶液中的4&microg/L的苯并[a]芘用2.5&microg/L臭氧处理3分钟,则其残余量为0.06&microg/L;用0.45mg/L的臭氧处理5分钟,则残余量为0.04&microg/L。增加臭氧浓度,延长作用时间,可以提高去除率,但残余量总不会低于0.02&microg/L 乌锡康。 降解方法 微生物处理方法降解多环芳烃由于运营成本低、适用范围广而研究较多,工业化程度较高,已被很多有机污染物废水处理厂投入使用。 微生物具有较强的分解代谢能力以及品种多样化和较高的代谢速率,许多细菌、真菌、藻类具有降解多环芳烃的能力。微生物降解多环芳烃一般采用以多环芳烃为唯一的碳源、能源和将多环芳烃与其它有机质进行共代谢这两种方式。对于土壤中低分子量的3环以下的多环芳烃类化合物,微生物一般采用第1种代谢方式;对于土壤中4环或多环的多环芳烃一般采用共代谢的方式。 微生物产生加氧酶对多环芳烃进行降解,通过单加氧酶能把一个氧原子加到底物中形成芳烃化合物,继而氧化成为反式双氢乙醇和酚类;细菌则产生双加氧酶,它把两个氧原子加到底物中形成双氧乙烷,进一步氧化为顺式双氢乙醇。二者都产生很多中间产物用来合成自身的细胞蛋白和能量。多环芳烃的最初氧化,即苯环的加氧是控制多环芳烃生物降解反应的速度的关键步骤,此后降解进程加快,没有或很少有中间代谢物的积累.但据报导,中间产物与其母体化合物(多环芳烃)一样具有致癌性和致突变性。 多环芳烃在反硝化的条件下,可以发生无氧降解,以硝酸盐作为电子受体。在硫酸盐还原环境中,多环芳烃的微生物降解也可发生,以硫酸盐作为电子受体,可以降解蔡、菲、荧蒽等等。 总之,在去除多环芳烃常规的的物理方法有加热法、混凝沉淀法、吸附法,化学方法有光氧化和化学药剂氧化两类,以及生化处理法。物理方法仅能除去50荀0%,无法彻底降解多环芳烃;常规的化学方法也无法彻底降解多环芳烃;生化法处理时间太长,且去除率只有30-40%. 薄层色谱 薄层色谱法又称薄层层析法,包括吸附薄层和分配薄层。其优点是展开时间短、可使用腐蚀性显色剂、斑点密度很大而易于检测、展开后斑点中的样品可被提取以便采用分光光度法来测定、可作为制备色谱的预实验方法等。 ⑴吸附薄层 各种吸附剂的表面都存在着吸附活性,对有机化合物表现出程度不同的吸附能力,正是利用混合物中不同组分的分子、溶剂分子与吸附剂表面分子间的相互作用不同,用一定的溶剂系统(流动相)展开,由于溶剂与混合物里的各组分争夺吸附剂活性表面,发生了吸附与解吸附的可逆过程,随着流动相的移动,这一过程不断进行,使得各组分在两相间的迁移速度不同而移动不同的距离,从而达到分离的目的。 不同的化合物由于结构性质上的差异,展开剂对它们的洗脱能力和在吸附剂上的吸附、解吸附性能也是不同的。因而在吸附剂上移动的距离也就不会相同,形成各种组分彼此程度不同地分离,性质差异愈大,分离效果愈好。 ⑵分配薄层 分配薄层是利用物质在互不相溶的两相溶剂中分配系数不同而达到分离的一种方法。它的基本原理来自两相逆流萃取,是以一种多孔物质作为支持剂(这一点不同于吸附薄层的吸附剂),将极性溶剂在层析过程中始终固定在支持剂上,称为固定相,另用一与固定相不相混溶的溶剂洗脱,称为移动相。被分离的物质在固定相和移动相之间不断地作连续的动态的分配,利用不同成分在两相间分配系数不同而达到分离的目的。 反相高效液相色谱法(RP.HPPLC) 高效液相色谱法(HPLC)可在常温下工作、对PAHs解析度和灵敏度高、柱后馏分便于收集、适合萤光检测器分析等优点,已广泛套用于PAHs的分离和定量中,特别对多环、高相对分子质量的PAHs具有优势。美国EPA推荐使用乙腈和水作为HPLC 的流动相,但乙腈价格较贵,且有毒性,贾瑞宝采用甲醇和水作为流动相进行梯度淋洗,16种PAHs的加标回收率为79%-104%,相对标准偏差5.2%-19.5%,适于PAHs的检测。林琳等采用微波提取高效液相色谱法测定土壤中的多环芳烃,检出限为0.10-0.80&microg/kg,相对标准偏差为0.60%-4.60%,回收率为58.1%-97.8%。陶敬奇等采用固相微萃取高效液相色谱联用测定水样中8种多环芳烃,通过对萃取和解吸条件的最佳化,方法的检出限为0.002- 0.180&microg/L,相对标准偏差为4.4%-2.2%,回收率为91.1%- 115.8%,是一种快速分析环境水样中痕量多环芳烃的方法。 其他研究 研究方向 环境中难降解有机物的生物去除,特别是多环芳烃的生物降解是环境科学家们共同关心的问题。尽管微生物修复是清除多环芳烃污染的最有效的手段,但是该技术要成功套用于实际,还是受到多种因素的限制。多环芳烃结构的特殊性及其低水溶性限制了它们被土著微生物的降解。以下几个方面是值得深入研究的方向: ⑴ 分离能以四环以上高分子量多环芳烃作为唯一碳源的高效降解菌株,研究生物降解的影响因素,提高现有菌种的生物降解能力。 ⑵ 多环芳烃的微生物降解途径和机理与降解过程中的共代谢机理研究,降解过程的中间步骤和降解过程中积累的中间产物的结构性质,深入研究某些降解产物的毒性。 ⑶ 通过遗传工程技术,把编码降解污染物酶的质粒或是基因,整合到能在污染环境生长存活的土著微生物的DNA 中,使其获得较强的污染物降解能力,充分发挥生物修复的作用。 ⑷微生物与植物联合修复的根际机理研究,多环芳烃污染土壤的植物修复正处于起步阶段,而微生物与植物联合修复将是一种很有发展前途的新型修复技术。 ⑸ 深入研究生物表面活性剂产生的机理及其在实际处理中的套用,环境因子对多环芳烃生物降解的影响等一系列与实际污染土壤和地下水生物修复工程相关的问题。 致癌毒性 多环芳烃英文简称PAHs,是强致癌物质,可通过接触导致人体致癌。在已知的500多种致癌物中,有200多种和多环芳烃有关,已成为癌症的代名词。 多环芳烃(PAHs)是指具有两个或两个以上苯环的一类有机化合物。多环芳烃是分子中含有两个以上苯环的碳氢化合物,包括萘、蒽、菲、芘等150余种化合物。英文全称为polycyclic aromatic hydrocarbon,简称PAHs。国际癌研究中心(IARC)(1976年)列出的94种对实验动物致癌的化合物。其中15种属于多环芳烃,由于苯并a芘是第一个被发现的环境化学致癌物,而且致癌性很强,故常以苯并(a)芘作为多环芳的代表,它占全部致癌性多环芳烃1%-20%。 相关新闻 2013年3月,据央视质量报告节目曝光三大豪华车品牌使用沥青阻尼片,导致车内空气品质严重污染。车主频繁投诉无果。专家测算,2012年全年,北京宾士、华晨宝马和一汽奥迪三大品牌的轿车销售总量约65万辆,仅使用沥青阻尼片一项,一年即可产生总计九千七百万至一亿三千万元的利润。 中国重汽技术中心材料工艺所高级工程师周光亚介绍,阻尼片就是在车身的内表面紧贴著车身的钢板,它贴有一层一般是用粘弹性的材料,起到减少噪声、减少震动,也就是说起到阻尼作用。 宾士、宝马和奥迪车上的阻尼片如果有臭味,就很有可能像汽车配件商所说的那样是沥青做的。沥青是指煤焦油或石油提炼后产生的残渣,因含有多环芳烃及硫、酚等多种对有害物质,世界卫生组织的国际癌症研究中心(IARC),早在1976年就将煤焦油沥青列为一类致癌物质。由于太阳暴晒及发动机散热,紧贴钢板的沥青阻尼片因受热极易分解释放有毒的多环芳烃气体,而且这是一个长期缓慢的释放过程。 此前央视曾报导,3·15报导了北京宾士等车使用沥青阻尼片的情况。日前,记者选取宾士E300、宝马520、奥迪Q5等三个品牌进行抽样测试显示,样品与70号沥青呈现出相同的热失重规律。这意味着,除国产车外,出口到中国的同级别车也使用了沥青阻尼片。 据专家介绍,多环芳烃是一种有机化合物,具有很强的致癌性,可以通过呼吸或者直接的皮肤接触使人体致癌。多环芳烃中间对人体影响最大的是苯并芘,是一种突变原,是一个致癌的物质,是一个脂溶性比较强的物质,这个能吸入到体内,进入肺泡甚至血液,导致肺癌和心血管疾病。
天然气是危险化学品。
危规号:21007(压缩的),UN编号:1971(压缩),CAS号:74828
危险特性:与空气混合形成爆炸性混合物,遇明火、高热能起燃烧爆炸,与五氧化溴、氯气、次氯酸、三氟化氮及其它氧化剂接触剧烈反应。
灭火方法:切断气源。若不能切断气源,则不允许熄灭泄漏处的火焰。喷水冷却容器,可能的话将容器从火场移至空旷处。灭火剂:雾状水、泡沫、二氧化碳、干粉。
吸入:应迅速离开现场至空气新鲜处,呼吸困难时给输氧,就医。
工程控制:生产过程密闭,全面通风。
个体防护:一般不需要特殊防护。但建议特殊情况下,佩戴自吸过滤式防毒面具(半面罩);一般可戴安全防护眼镜、防护手套、穿防静电工作服。
对人体危害:甲烷对人基本无毒,但浓度过高时,使空气中氧含量明显降低,使人窒息。当空气中甲烷达25%~30%时,可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共济失调。若不及时脱离,可致窒息死亡。皮肤接触液化本品,可致冻伤。
是指具有两个或两个以上苯的一类有机化合物。多环芳烃是分子中含有两个以上苯环的碳氢化合物,包括萘、蒽、菲、芘等 150余种化合物。英文全称为polycyclic aromatic hydrocarbon,简称PAHs。有些多环芳烃还含有氮、硫和环戊烷,常风的多环芳烃具有致癌作用的多环芳烃多为四到六环的稠环化合物。国际癌研究中心(IARC)(1976年)列出的94种对实验动物致癌的化合物。其中15种属于多环芳烃,由于苯并[a]芘是第一个被发现的环境化学致癌物,而且致癌性很强,故常以苯并(a)芘作为多环芳的代表,它占全部致癌性多环芳烃1%-20%。
多环芳烃的主要成分
多环芳烃主(PAHs)要的十八种化合物为:萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并(a)蒽、屈、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘、二苯并(a,h)蒽和苯并(g,h,i)苝、1-甲基奈、2-甲基奈。
现代沉积中,芳香烃含量很低,尤其缺乏低分子量芳烃化合物,这与活体生物中几乎不含游离芳烃是一致的。
然而,在沉积岩、原油和煤中却检测出了上百种芳烃化合物和环烷芳烃化合物。这些化合物多以烷基芳香烃为主,其中尤以1~3环的苯、萘、菲系列最为丰富。此外,还含杂环的芳香族化合物如氧芴、硫芴等。
不同结构,不同取代基的芳香烃反映了原始有机质来源和成岩、热演化环境。从丰富的芳香烃化合物中获得更多的地质信息已成为油气地球化学研究的一项重要内容。
1.常见的芳香烃类化合物
景谷原油的芳烃化合物主要是以三芳甾烃含量高为其特征。三芳甾烃占芳烃总含量的68%~83%(表3-9)。菲系列含量一般为10.4%~13.7%。仅牛七断块上牛7井原油中,三芳甾烃含量相对低些(68.8%),而菲系列化合物含量达21.5%。萘系列含量一般为2.44%~4.66%,芴含量很微,变化范围在0.04%~0.06%之间,氧芴含量从微量到0.25%,芘系列为1.3%~2%,惹烯含量为1%左右,荧蒽在0.38%~0.69%之间,四环芳烃含量较少(图3-10~12)。
表3-9 景谷原油芳烃化合物相对含量
在景谷盆地原油芳烃馏分总离子流色谱图(图3-10~12)上主要显示前后两组谱峰。前者以萘系列化合物为主,后者以三芳甾烷占优势。此外,在特征离子质量色谱图上还检出了低丰度的菲系列、联苯系列、芴系列和硫芴系列等化合物。
图3-10 景谷盆地大牛圈油田原油中芳烃类化合物离子流色谱图
N—萘;MN—甲基萘;BiPh—联苯;DMN—二甲基萘;PH—烷基苯酚;TMN—三甲基萘;TcMN—四甲基萘;
P—菲;TA-St—三芳甾烷;A—脱羟基维生素E;B—四芳奥利烷;C—未知物;D—未知物
萘系列化合物中二甲基萘(DMN)和三甲基萘(TMN)丰度最高,反映了去甲基化程度较弱的特征。菲系列化合物的丰度较低,菲化合物的丰度约为TMN最高丰度的十分之一。甲基菲指数较低,为0.42~0.58。
在芳烃馏分中检出了丰度较高的烷基苯酚化合物2,6-二特丁基4-甲基-苯酚。其峰值在三甲基萘之前,基峰205,分子离子峰M+220(图3-13),酚类化合物是芳烃的羟基衍生物,是相当重要的一类芳香族化合物。在Ro=0.65%的煤样热模拟实验产物中检出了丰度较高的该化合物(吉利民等,1995)。因此,酚类化合物的检出可作为高等植物输入的标志物。
2.三芳甾烷化合物
从表3-10的统计数据可看出,景谷原油的芳烃馏分中,三芳甾烃含量极高,占整个芳烃的68%~84%,这在我国原油芳烃分析中是较为少见的。R.P.菲尔普认为,三芳甾烃是由甾类结构化合物的芳构化作用所形成,可能来源于类似浮游植物的活有机体中的甾醇前身物。
图3-11 景谷盆地大牛圈油田原油芳烃类化合物13~31分钟区间离子流色谱图
图3-12 景谷盆地大牛圈油田(牛5井)原油芳烃类化合物50~70分钟区间总离子流色谱图
图3-13 景谷牛二断块原油中烷基苯酚质谱图
虽然景谷原油的三芳甾烃总的含量很高,但仔细观察各样品间也有差异,随着原油埋深的增加(从308m增至444m),其含量呈急剧下降趋势,在不到140m的埋深间距内,三芳甾烃就从84%降至68%。景谷原油芳烃中高含量的三芳甾烃(表3-10),说明了景谷盆地原油形成的特殊环境。表明该原油成熟度不高,原油形成于低成熟阶段;表明生油岩形成于弱还原环境或者处于不稳定的还原环境,这与景谷盆地第三系三号沟组第三段生储层为水下扇沉积环境相一致。水下沉积扇沉积主要发育在位于油区的盆地东边界断裂前缘,水动力为近源洪水流,当季节性洪流暴发时,洪水流从源区携带大量碎屑物质进入湖盆而形成一系列相互叠置的不稳定还原环境的水下冲积扇,在这种情况环境下形成的低熟油因而高含三芳甾烃。从景谷原油芳烃中检测不出硫芴的情况看,也可以作为形成这一环境的佐证。
表3-10 景谷原油芳烃化合物参数表
图3-14为景谷盆地大牛圈油田原油芳烃馏分中三芳甾烷各组分相对含量棒状图。可以明显地看出,景谷原油的三芳甾烷以C28三芳甾烷为主,占三芳甾烷总量的28%~43%。除混合峰之外,其余依次为C29、C27和c26,C22、C21以C21和C20含量较少。在C28三芳甾烷中,大部分样品的20S略大于20R,仅少数样品的20R比20S略高。
图3-14 景谷盆地原油中三芳烃馏分的甾烷组分的相对含量棒状图
1—C20;2—C21;3—C22;4—C23;5—c26(20R)+C27(20S);6—C27;7—C28;8—C27+C28;9—C29
在原油芳烃馏分的高碳部分检出了很丰富的芳构化甾烷:三芳甾烷(m/z231)、甲基三芳甾烷(m/z245)和二甲基三芳甾烷(图3-15)。三者最高峰值的相对强度比为1.0∶0.55∶0.1。该类化合物可作为菌藻类生源的标志物在成熟度较低的泥质岩中含量较高。此外还检出了高丰度的脱羟基维生素E和四芳奥利烷(图3-16)。脱羟基维生素E广泛分布于高等植物和菌藻类水生生物中,一般常见于盐湖相较强还原环境的低成熟烃源岩和原油中,而现在景谷盆地新近系淡水、弱还原环境的未成熟—低熟原油中也发现此类化合物。
在景谷原油的芳烃类化合物中,还鉴定出菲系列化合物,其中主要有菲、甲基菲、二甲基菲和惹烯,这些化合物是芳烃中的主要成分之一。除三芳甾烃外,菲系列化合物是景谷原油中芳烃含量最多的化合物。菲系列化合物中以二甲基菲含量最高,变化值占总芳烃的5%~11.7%;其次为甲基菲,含量在3.42%~7.73%;惹烯的含量在1%左右,而菲的含量仅为0.52%~1.27%。
图3-15 景谷盆地大牛圈原油中三芳甾烷质量色谱图
根据景谷原油芳烃的质谱分析数据,可计算出7个甲基菲参数(表3-11)。对于地质体中的菲类化合物来说,由于烷基在菲环上所处的位置不同,所以稳定性也就有了差异,根据这些差异和计算出的比值,对不同参数也就赋予了不同的地质意义。从我们所鉴定出的5个甲基菲异构体来说,处在β位的甲基,如3-甲基菲和2-甲基菲比较稳定;而处在α位的甲基如1-甲基菲和9-甲基菲比较活跃;处在γ位的甲基则更加活跃。芳烃在热演化过程中,首先发生甲基化作用,进而甲基从γ或a位向β位迁移,演化程度越高,β位的甲基菲也就越多,所以甲基菲指数可以反映有机质的热演化程度。从景谷原油芳烃的甲基菲指数MPI-1、MPI-2来看,其值分别为0.48~0.74和0.61~0.91,与有机质达到成熟高峰阶段的最大值1.5(MPI-1)和1.75(MPI-2)相比,相距甚远。根据甲基菲和镜质体反射率的关系(黄第藩,1984),该值相当于镜质体反射率小于0.7%。按照王铁冠等人(1995)对低熟油的定义(Ro值为0.2%~0.7%),景谷原油无疑应属于低熟油范畴。
从表3-11还可看出,1-甲基菲/菲和9-甲基菲/菲的值,较之2-甲基菲/菲和3-甲基菲/菲的值大,这说明处于β位较稳定的甲基菲比处于活跃的α位上的甲基菲少。这从景谷原油芳烃的菲、甲基菲、二甲基菲相对含量棒状图(图3-17)上就可清楚地看出。景谷原油芳烃中二甲基菲/菲的值在4.86~20.3,二甲基菲远大于菲。菲系列化合物的主要形成途径,黄第藩等人认为,是由海松烷烃芳构化作用形成海松烯,再经甲基重排作用形成其二甲基菲,进一步经脱甲基作用形成甲基菲和菲,而在高成熟阶段,二甲基菲大量减少,菲含量成为高值。由此说明了景谷原油芳烃中,经甲基重排作用形成的二甲基菲,在热力作用下的脱甲基作用,还远没达到极值。从二甲基菲相对含量棒状图上(图3-17)还可看出,处于1,4、1,9、4、9和1,7等位上的稳定性较差的αα型和αβ型二甲基菲,其相对含量高,按照αα型→αβ型→ββ型演化序列,表示出景谷原油的低成熟特征。
图3-16 景谷盆地大牛圈油田原油三芳甾烷中化合物质谱图
表3-11 景谷原油芳烃化合物参数表
景谷原油的菲系列化合物中,含有一定量的惹烯化合物,惹烯/菲为0.8~2.65。若把高含量的三芳甾类扣除后,惹烯在原油其他芳烃中占5%~6%。惹烯是三环芳烃,具有菲的基本骨架结构,一般认为其代表了特殊的母源输入,其生源物很可能是高等植物松柏类树脂的松香酸和海松酸的特征成分(黄第藩,1984),不管是氧化环境还是还原环境,都可发生这一转化反应。惹烯是早期成岩作用的特征产物,最终产物是菲。从景谷盆地第三纪地层中大量存在的松柏类孢粉化石来看,第三纪松柏类物源对惹烯的形成提供了一定的物质基础,对景谷低熟原油的形成具有一定的贡献作用。惹烯/菲的高值,除表征了陆源物输入的特征外,同时也显示出成熟度低的特点。
图3-17 景谷盆地原油芳烃中菲、甲基菲、二甲基菲相对含量棒状图
A组:菲;B组:1—甲基菲;2—甲基菲;3—甲基菲;4—甲基菲;C组:3,5-2,6—二甲基菲;1,3+3,5+2,10—二甲基菲;1,6-2,9+2,5—二甲基菲;1,7—二甲基菲;1,9+4,9+4,10—二甲基菲;1,4—二甲基菲
在景谷原油中,所检测出的萘系列化合物包括萘、甲基萘、二甲基萘、三甲基萘和卡达烯、优达烯。统计结果表明(表3-11),该系列化合物是景谷原油芳烃组成中第三类主要成分。从整体来看,景谷原油萘系列化合物中,三甲基萘>二甲基萘>甲基萘>萘。从表3-11中的MNI、MNI1-4等甲基萘指标就清楚地反映了这一规律。究其原因,是由于低成熟原油的样品,萘系列化合物中脱甲基作用较弱,而造成三甲基萘向二甲基萘、甲基萘的转化过程不强。就是在三甲基萘中,景谷原油芳烃中处于不稳定构型的1,2,4-三甲基萘和1,2,5-三甲基萘,其含量还最高,这种构型的三甲基萘,经甲基重排和脱甲基化作用,还可进一步形成更趋稳定构型的三甲基萘和C0—C2的甲基取代萘。所以,不稳定构型的三甲基萘含量较高的原油,表明其原油成熟度较低。
从总萘菲指数也可看出,景谷原油菲含量远大于萘,其值在0.19~0.44之间。随原油成熟度的增加,芳烃中的菲系列化合物的丰度降低,总菲含量减少,而二环的萘系列化合物丰度相对增高,热力使芳烃化合物向稳定的萘环结构演化。总萘菲指数的低值,反映出原油的低成熟度。
景谷原油中含有一定量的卡达啉。卡达啉是由法呢醇或杜松烯及杜松醇等天然先驱物经氧化及成岩演化而形成的,反映了母质中高等植物输入的特征。
多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons PAHs)是煤,石油,木材,烟草,有机高分子化合物等有机物不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物,是重要的环境和食品污染物.迄今已发现有200多种PAHs,其中有相当部分具有致癌性,如苯并[α]芘,苯并[α]蒽等.PAHs广泛分布于环境中,可以在我们生活的每一个角落发现,任何有有机物加工,废弃,燃烧或使用的地方都有可能产生多环芳烃,例如炼油厂,炼焦厂,橡胶厂和火电厂等任何一家排放烟尘的工厂,各种交通车辆排放的尾气中,煤气及其他取暖设施甚至居民的炊烟中等.据美国对八个洲大气成分的分析显示工业区大气中的多环芳烃比农业业区高10多倍.多环芳烃污染物已成为环境污染物中极重要的物质.
1. 多环芳烃的分布
人类在工农业生产,交通运输和日常生活中大量使用的煤炭,石油,汽油,木柴等燃料,可产生多环芳烃的污染.每公斤燃料燃烧所排出的苯并[α]芘量分别约为:煤炭67~137mg,木柴61~125mg,原油40~68mg,汽油12~50.4.因此,人类的外环境如大气,土壤和水中都不同程度地含有苯并[α]芘等多环芳烃.多环芳烃在大气的污染为其直接进入食品—落在蔬菜,水果,谷物和露天存放的粮食表面创造了条件.食用植物也可以从受多环芳烃污染的土壤及灌溉水中聚集这类物质,多环芳烃污染水体,可以使之通过海藻,甲壳类动物,软体动物和鱼组成的食物链向人体转移,最终都有可能聚集在人体中.
前苏联科学家的研究表明,在城市及大型工厂附近生长的谷物,水果和蔬菜中的苯并[α]芘含量明显高于农村和偏远山区谷物和蔬菜中所含的量,用这一地区的谷物制成的植物油和用这一地区谷物喂养的食用动物的肉及奶制品中都有明显的高的苯并[α]芘含量.不过,即使在远离工业中心地区的土壤中,PAHs 的水平也可能很高,在远离人群居住的一些地方发现土壤中的PAHs 含量可达到100~200μg/kg,主要是腐烂的蔬菜残留造成的.有机物质在土壤微生物的作用下也可形成多环芳烃.我国一些地区的农民在沥青路面上晾晒粮食,可造成多环芳烃对食物的直接污染.另外,甲壳类动物由于降解多环芳烃的能力较差,因而往往在体内积聚有相当多的苯并[α]芘.多环芳烃作为环境污染物在食物中的作用不可被高估,食品在熏制和烘烤等加工过程中往往产生大量的多环芳烃,对人体的健康更具危害性.
2. 多环芳烃的毒性和致癌性
多环芳烃的致癌性已被人们研究了200多年.早在1775年,英国医生波特就确认烟囱清洁工阴囊癌的高发病率与他们频繁接触烟灰(煤焦油)有关.然而直到1932年,最重要的多环芳烃—苯并[α]芘才从煤矿焦油和矿物油中被分离出来,并在实验动物中发现有高度致癌性.多环芳烃的种类很多,其致癌活性各有差异.
苯并[α]芘是一种较强的致癌物,主要导致上皮组织产生肿瘤,如皮肤癌,肺癌,胃癌和消化道癌.用含25μg/kg苯并[α]芘的饲料饲喂小鼠140d,除使小鼠产生胃癌外还可诱导其白血球增多和产生肺腺瘤.每周三次摄入100mg的苯并[α]芘,有超过60%的大鼠发生皮肤肿瘤当剂量降为3mg时,大鼠皮肤肿瘤的发生率下降到约20%当剂量恢复到10mg后,皮肤肿瘤的发生率又可急剧上升至近100%.因此,大鼠皮肤肿瘤与苯并[α]芘有明显的量效关系.1973年,沙巴特等人的研究表明,苯并[α]芘除诱导胃癌和皮肤癌外,还可引起食管癌,上呼吸道癌和白血病,并可通过母体使胎儿致畸.
随食物摄入人体内的苯并[α]芘大部分可被人体吸收,经过消化道吸收后,经过血液很快遍布人体,人体乳腺和脂肪组织可蓄积苯并[α]芘.人体吸收的苯并[α]芘一部分与蛋白质结合,另一部分则参与代谢分解.与蛋白质结合的苯并[α]芘可与亲电子的细胞受体结合,使控制细胞生长的酶发生变异,使细胞失去控制生长的能力而发生癌变.参与代谢分解的苯并[α]芘在肝组织氧化酶系中的芳烃羟化酶(Aryl hydrocarbon hydroxylase,AHH)介导下生成其活化产物—7,8-苯并[α]芘环氧化物,该物质可在葡萄糖醛酸和谷胱甘肽结合,或在环氧化物水化酶催化下生成二羟二醇衍生物随尿排出.但苯并[α]芘二羟二醇衍生物经细胞色素P450进一步氧化可产生最终的致癌物—苯并[α]芘二醇环氧化物(Benzo[α] pyrene diolepoxide).该物质不可被转化且具有极强的致突变性,可以直接和细胞中不同成分(包括DNA)反应,形成基因突变,从而导致癌的发生.
鉴于种种原因,FAO/WHO对食品中的PAHs允许含量未作出规定.有人估计,成年人每年从食物中摄取的PAHs总量为1~2mg,如果累积摄入PAHs超过80mg即可能诱发癌症,因此建议每人每天的摄入总量不可超过10μg.