中国大气田烷烃气碳同位素组成的若干特征

勘探开发大气田是一个国家快速发展天然气工业的重要途径。1991年至2020年,中国新探明大气田68个,促进2020年产气1925×10^(8)m^(3),成为世界第4产气大国。基于中国70个大气田的1696个气样组分和烷烃气碳同位素组成数据,获得中国大气田烷烃气碳同位素组成特征:①δ^(13)C_(1)、δ^(13)C_(2)、δ^(13)C_(3)和δ^(13)C_(4)的最轻值和平均值,随分子中碳数逐增而变重,而δ^(13)C_(1)、δ^(13)C_(2)、δ^(13)C_(3)和δ^(13)C_(4)的最重值,随分子中碳数逐增而变轻。②中国大气田δ^(13)C_(1)值的分布区间为−71.2‰~−11.4‰,其中生物气δ^(13)C_(1)值的分布区间为−71.2‰~−56.4‰;油型气δ^(13)C_(1)值的分布区间为−54.4‰~−21.6‰;煤成气δ^(13)C_(1)值的分布区间为−49.3‰~−18.9‰;无机成因气δ^(13)C_(1)值的分布区间为−35.6‰~−11.4‰;根据这些数据编制了中国大气田的δ^(13)C_(1)值尺图。③中国天然气δ^(13)C_(1)值的分布区间为−107.1‰~−8.9‰,其中生物气δ^(13)C_(1)值为−107.1‰~−55.1‰;油型气δ^(13)C^(1)值为−54.4‰~−21.6‰;煤成气δ^(13)C_(1)值为−49.3‰~−13.3‰;无机成因气δ13C1值为−36.2‰~−8.9‰;根据上述数据编制了中国天然气的δ^(13)C_(1)值尺图。

正构烷烃单体碳同位素组成差异分析——以塔河油田奥陶系原油为例

【目的】为明确原油正构烷烃单体碳同位素(δ^(13)C_(alkane))组成差异的成因。【方法】研究分析了塔北地区奥陶系共计17个原油样品δ^(13)C_(alkane)组成特征,结合相关有机地球化学参数,从沉积环境、成熟度和生物降解作用三个方面解释了三类原油δ^(13)C_(alkane)值的变化趋势。【结果与结论】根据物性的差异,可将塔北地区原油分为重质、中质和轻质三类。塔北地区奥陶系原油δ^(13)C_(alkane)值介于-37‰~-31‰,呈现出海相原油的特征,表明原油δ^(13)C_(alkane)组成及分布范围受其形成的沉积环境和母质类型控制;从重质原油到中质原油再到轻质原油,成熟度逐渐增大,导致原油δ^(13)C_(alkane)值正偏;相较于中质原油和轻质原油,重质原油低碳数部分δ^(13)C_(alkane)明显变大,表明生物降解程度是重质原油中、低分子量正构烷烃δ^(13)C14~δ^(13)C19值正偏的主要影响因素。

北京市春节前和春节期间非甲烷烃污染特征及其来源解析

为探究春节前和春节期间北京市非甲烷烃(NMHCs)的来源和转化过程,基于2021年2月2-16日北京市空气质量监测数据、气象数据和非甲烷烃的在线分析结果开展了相关研究。结果表明:①北京市春节前(2月2日00:00-2月11日00:00)和春节期间(2月11日00:00-2月16日00:00)NMHCs体积分数有明显差异,其中,春节前NMHCs平均体积分数为25.43×10^(-9)±11.38×10^(-9),而春节期间为32.37×10^(-9)±12.43×10^(-9),增幅近27.3%。②利用正定矩阵因子分解(PMF)模型分析了春节前和春节期间的NMHCs来源差异,其中,汽油、柴油车辆排放源贡献率由春节前的37.2%降至春节期间的13.9%,溶剂使用和燃烧排放源的贡献率从春节前的18.4%升至春节期间的55.7%。③结合潜在源贡献因子分析(PSCF)和浓度权重轨迹(CWT)方法发现,春节期间NMHCs来源主要与北京市周边地区的烟花爆竹燃放、燃煤等排放的区域传输有关。④NMHCs的臭氧生成潜势(OFP)和二次有机气溶胶生成潜势(SOAP)表明,烯烃和芳香烃分别对观测期间O_(3)和二次气溶胶的生成具有重要贡献。研究表明,在开展京津冀地区污染联防联控过程中,对燃烧源排放的控制是有效缓解北京市春节期间空气污染问题的重要手段。

预氧化联合激活剂促进微生物长效降解土壤中烷烃的研究

微生物降解是一种修复石油污染土壤中烷烃的技术,但该技术易受环境条件影响,修复效率较低。为找到一种使土壤微生物能够长期有效降解烷烃的方法,进行了预氧化联合微生物激活剂降解土壤中烷烃的研究,其中利用芬顿反应进行预氧化,微生物激活剂由葡萄糖和乙酸共同组成。通过激活组(预氧化结合激活剂)、非激活组Ⅰ(仅添加激活剂,不进行预氧化)、非激活组Ⅱ(仅进行预氧化,不添加激活剂)和空白组4种不同处理方法,探究石油污染土壤微生物的数量、呼吸活性、种群变化对烷烃降解效果的影响。结果表明:激活组中烷烃半衰期只需64 d,比非激活组Ⅱ缩短了333 d,其烷烃降解率长期维持较高值,其中0~20 d、20~40 d和40~60 d的降解率分别为14.23%、17.93%和15.73%,且每20 d的烷烃降解量均维持在1500 mg/kg以上。然而其他3组的烷烃降解率随着时间推移而显著降低,40~60 d时烷烃降解率最高仅有5.50%。预氧化后土壤中类腐殖酸和类富里酸的荧光标准积分体积分别是土壤氧化前的2.80倍和3.82倍,预氧化促进了土壤微生物的快速增长。在添加乙酸和葡萄糖后土壤微生物被激活,激活剂的利用率分别达到88.06%和91.38%,其土壤微生物呼吸活性(以每kg土壤中微生物产生CO_(2)的物质的量计,下同)维持在5.00 mol/kg以上,而非激活组的土壤微生物呼吸活性在40~60 d时最高只达到2.12 mol/kg。此外,激活组的石油降解菌数量(以每g土壤中含有的石油降解菌数量计)在后期超过了9.00 lg(CFU/g),形成了芽孢杆菌属、不动杆菌属、微杆菌属、链霉菌属和水杆菌属5种优势菌属,而非激活组最多只形成了3种优势菌属。研究显示,微生物长效降解土壤中的烷烃主要由其呼吸活性、石油降解菌数量、优势菌属数和营养利用率驱动。研究结果为解决土壤石油污染问题提供了一种经济有效的方法。

垃圾填埋场覆盖层氯代烷烃吸附/降解与土壤微生态及代谢特性

连续3a全面调研了重庆某填埋场自然生长植被群落组成,结果表明,不同植被根际土壤对氯代烷烃的吸附量差异显著,二氯甲烷(DCM),三氯甲烷(CF)和四氯甲烷(CT)在根际土壤中的吸附量分别为1.0~5.14mg/g_(soil),0.7~3.1mg/g_(soil)和0.32~3.3mg/g_(soil),最大吸附量是裸土的3倍以上;其中酸模、狗牙草等植被对DCM吸附最多,而补血草、五节芒等则对CF吸附最强;大多数植被根际土壤对氯代烷烃吸附符合Freundlich模型.生物降解实验结果表明,植被根际能显著强化覆盖土微生物对CH_(4)、DCE和CF的生物转化,与裸土相比,强化倍数最高达20、6和7倍,所有植被根际土壤的氧化速率与裸土相比均存在显著性差异,酸模、艾草和锦绣苋等强化降解效果最好.多样性分析发现,大多数植被根际土壤微生物丰富度显著高于裸土,不同植被根际土壤微生物群落结构具有显著差异,根际作用可诱导优势甲烷氧化菌由Methylophilaceae向Methylocicrobium、Methylomonadaceaehe、Methylobacter、Methylobacillus、Methylocystis和Methylococcus转变;代谢组分析发现Neopetasitenine可能在强化微生物活性中起重要作用.通过机制分析表明强化氯代烷烃的生物转化能力仍是其削减的关键.

控制变量法探究烷烃取代反应的实验条件

取代反应是典型的有机化学反应类型,烷烃取代反应实验效果的影响因素较多,通过控制变量法探究烷烃与氯气光照发生取代反应的优选条件,单一改变反应物、反应容器、光照条件等变量以获取烷烃取代反应的演示实验的较佳效果,能帮助学生更充分地理解取代反应的概念,更好地服务于化学课堂教学。

基于新版《有机化合物命名原则》的链状烷烃命名方法分析

链状烷烃的命名是有机化合物命名的基础。文章基于新版《有机化合物命名原则》,结合有机化学课程教学,详细介绍了链状烷烃的系统命名方法,通过具体案例剖析了主链的选取、基团的编号和名称的书写等关键环节,并深入阐述了链状烷烃的命名方法、步骤与原则,旨在为教师授课和学生自学提供参考。

芳香烃/环烷烃吸附分离材料研究进展

吸附法由于其节能环保的特性有潜力替代萃取精馏成为分离同碳数芳香烃/环烷烃的新方法,目前采用的吸附分离材料已从传统的沸石分子筛发展到包括金属-有机框架材料(MOFs)、共价有机框架(COFs)和多孔分子晶体(PMCs)在内的新型多孔材料,体现出优异的选择性、优先吸附芳香烃或环烷烃的能力。本文综述了近年来MOFs、COFs和PMCs在苯/环己烷和甲苯/甲基环己烷分离中的研究进展,重点介绍了三类材料结构的设计思路、吸附分离性能及其机理,包括热力学平衡、分子排阻等两类不同的机理。在取得较大研究进展的同时,该领域也存在一些较为突出的问题,如对吸附质扩散传质规律和混合物固定床分离性能研究不足、对材料稳定性和杂质敏感性关注较少、多孔材料结构复杂、经济性有待提升等,在未来的研究中需予以重视。

热蒸发烃气相色谱不可识别烷烃在东营凹陷油气层含水性判别中的应用探索

热蒸发烃气相色谱分析技术在以往的应用中主要基于正构烷烃的峰型、碳数范围、主峰碳等参数来判定储层特性,而对于与之伴生的异构烷烃等不可识别烷烃的碳数分布特点鲜有研究。以东营凹陷油气层为例,通过试验观察发现,不可识别烷烃数值的大小与油气层的含水性具有一定的相关性。为此,开展了不可识别烷烃与油气层含水性的相关性研究。首先对热蒸发烃气相色谱分析中产生的不可识别烷烃采取分区定名并读取其峰面积,然后进行各个分区峰面积叠加,计算不可识别烷烃总峰面积,最后利用不可识别烷烃总峰面积分别与热蒸发烃定量总峰面积、正构烷烃总峰面积的比值两个参数来辅助进行储层油气水层综合解释评价。现场应用表明,该方法可有效提高储层解释精度。

基于中红外波段的烷烃浓度遥测光学系统

为了实现对烷烃气体浓度的大范围灵活检测,提出一种基于卡塞格林系统的中红外遥测遥感的方法。对该光学系统的发射模块、接收模块和探测模块进行整体设计研究,基于卡塞格林系统结合3464 nm的中红外光源完成对烷烃浓度遥测遥感光学系统的设计。该光学系统需要实现对25~100 m大范围内目标的测量,设计了25 cm口径的光学遥测系统。针对卡塞格林系统存在光信号丢失的问题,采用透射式非球面准直结构,可以实现对不同距离目标的调焦;针对口径过大引起的视差问题,采用发射接收同轴的方式来消除较大的视差。实验结果表明,本系统能够对25~100 m的目标进行测量。主镜和次镜镀有中红外增强金膜,使系统的稳定性得到了显著提升。经过测试,系统的总体发射效率为86%,接收效率为75.8%。烷烃遥测遥感系统能够在大范围远距离上遥测气体浓度,使用方便、测量迅速,测量人员面对的风险低,能够保证整体光学系统的稳定性及作业检测的安全性。

厦门大学创制新型烷烃脱氢催化剂

厦门大学和中国科学技术大学的研究人员创制出寿命高达5500 h以上的超高稳定性催化剂,可在近热力学平衡收率条件下,高选择性催化丙烷等低碳烷烃直接脱氢制取对应烯烃。3月1日,相关研究成果发表在《科学》上。烷烃直接脱氢是工业制烯烃的重要途径,但由于反应需在苛刻的高温条件下进行,商业化烷烃脱氢催化剂面临易烧结、易积碳、催化剂需频繁再生等问题。

海南岛双池玛珥湖沉积正构烷烃记录揭示的中世纪暖期气候环境特征

对采自海南岛双池玛珥湖的沉积岩芯(SCH17-04)进行了加速器质谱法(Accelerator Mass Spectrometry,AMS)^(14)C测年和正构烷烃组成的实验分析,据此探讨了中国热带北缘地区约775-1550年间的气候环境特征。结果表明,SCH17-04岩芯正构烷烃记录揭示了该湖沉积的有机质主要来自于陆生高等植物,也包含部分水生植物和菌藻类植物的输入;利用正构烷烃相关组分的比值发现,在中世纪暖期(Medieval Warm Period,MWP,约950-1350年)时,研究区草本植物比例明显增大,木本植物占比相对偏小,揭示出地处热带北缘的海南岛地区在中世纪暖期气候环境总体上较为偏干,而在黑暗时代冷期(Dark Ages Cold Period,DACP)晚期(约775-950年)和小冰期(Little Ice Age,LIA)早期(约1350-1550年),海南岛地区气候环境相对较为偏湿。区域对比分析发现,双池玛珥湖沉积正构烷烃记录与同处热带地区的雷州半岛湖光岩玛珥湖沉积、西沙群岛东岛湖泊沉积以及来自泰国的石笋记录等较为一致,都揭示了一个气候相对较为偏干的中世纪暖期,这可能跟同一时期热带辐合带(Intertropical Convergence Zone,ITCZ)南北迁移和热带雨带的扩张与收缩、太平洋东西部海区海表温度梯度变化等因素有关。

不同底物和环境条件对两株铜绿假单胞菌接触烷烃方式及降解活性的影响

考察了不同烷烃底物和温度、酸度、盐度等环境条件对两株铜绿假单胞菌接触烷烃方式和降解活性的影响.结果表明,微生物接触烷烃的两种方式——直接接触方式和乳化接触方式同时存在于菌体降解烷烃过程中且受底物和环境条件的影响.底物烷烃碳数的增加对菌株两种接触方式降解烷烃都有利,而盐度增加对它们都不利;高温、偏碱性环境以及延长降解时间有利于菌体以乳化方式降解烷烃;低温、中性溶液环境有利于菌体以直接接触方式降解烷烃.

融合相似性度量加权核偏最小二乘的烷烃气体定量分析方法

烃类气体含量的有效监测是油气勘探开采过程中安全保障的重要环节。红外光谱法作为一种安全高效的检测方法,受到现场工程师的关注,但主要采用离线模型进行测量,无法较好应对现场复杂的工况及变化多样的非线性影响因素,导致离线模型不更新而难以维持较高的预测精度。为此,提出了一种融合相似性度量加权核偏最小二乘的即时学习建模策略。首先设计了一种多相似性度量准则融合的样本相似性判别依据,有效筛选历史样本用于在线建模,其次在局部PLS模型中引入非线性核函数,实现非线性特征的有效提取,弥补线性偏最小二乘模型的非线性处理能力。在构建的多组分混合气体红外光谱数据上的实验结果验证了该方法的有效性,拟合优度R2达到0.994 1,RMSE和MRE相比PLS模型分别提升了43.6%和85.8%,可有效用于烃类气体红外光谱定量分析模型的在线更新与高精度预测。

基于异构烷烃体系的涤纶分散染料少水染色工艺

采用一种新型异构烷烃介质对涤纶织物进行分散染料少水染色,探究了染色温度、染色时间、染色浴比以及水的添加量对织物染色性能的影响,并与传统水浴染色织物的色牢度进行对比。结果表明:在染色温度为130℃,染色时间为60 min,染色浴比1∶30,加水量为50%(omf)时,织物的K/S值最大,颜色饱和度最高,匀染性最好;同时,新型异构烷烃介质少水染色织物的耐皂洗、耐摩擦色牢度均与传统水浴的染色水平相当。

卤代烷烃脱卤素酶标签α1A-肾上腺素受体色谱方法的建立与评价

受体色谱技术是将色谱技术的高分离能力和药物-受体间的高特异性识别能力结合起来的一种分析技术,能够对中药等复杂体系中靶向活性成分进行高效筛选与准确辨识。该技术的关键在于发展高效、温和、简便的固定化方法,使得固定化受体活性得以保持。传统的以生物交联剂为核心的随意共价固定化技术存在反应特异性较差、需要纯化蛋白质等不足。针对该问题,本研究将卤代烷烃脱卤素酶(Halo)与6-氯己酸的特异性生物正交反应引入至α_(1A)-肾上腺素受体(α_(1A)-AR)的固定化过程,将Halo标签α_(1A)-AR一步固定至6-氯己酸修饰的氨丙基硅胶表面,无需对α_(1A)-AR进行纯化。采用扫描电子显微镜和色谱法对Halo-α_(1A)-AR色谱固定相进行形貌及活性表征,证明受体已成功固定且具有特异性识别配体的能力,30天内稳定性良好。非线性色谱法研究结果显示:盐酸哌唑嗪、盐酸特拉唑嗪和乌拉地尔通过一类结合位点与Halo-α_(1A)-AR色谱固定相作用,结合常数分别为3.85×10^(5)、5.00×10^(5)和5.90×10^(5)L/mol;甲磺酸酚妥拉明和盐酸坦索罗辛在Halo-α_(1A)-AR色谱固定相上则存在两类位点,前者与受体亲和力分别为3.12×10^(6) L/mol和6.01×10^(5)L/mol,后者则为9.98×10^(5)L/mol和2.11×10^(4) L/mol。与传统物理吸附法或N,N′-羰基二咪唑法制备的α_(1A)-AR色谱柱相比,本文所用固定化方法无需纯化受体,在一定程度上避免了受体活性损失,实现了蛋白质一步固定化方法,亲和力测定值更接近于溶液中受体-药物的真值,为复杂体系靶向活性成分高效筛选与准确测定奠定了基础。

α,ω-二(4-溴甲基苯氧基)烷烃的合成

以乙醇或水为反应介质,通过对甲酚盐与α,ω-二溴代烷烃的亲核取代反应合成了α,ω-二(4-甲基苯氧基)烷烃系列产品,并以N-溴代丁二酰亚胺(NBS)作溴化试剂合成得到α,ω-二(4-溴甲基苯氧基)烷烃;通过元素分析和1H NMR等方法对目标化合物的结构进行了表征.

高效柴油降解菌的筛选及其对烷烃组分的降解

从东北某油田开采区油污土壤中分离筛选出一株柴油降解菌13-3,经形态观察、16S rRNA鉴定其属于不动杆菌属(Acinetobacter sp.).该菌株在20℃、180r/min的条件下培养7d,可将1g/L的柴油降解88.50%,与其他菌株相比,表现出优秀的柴油降解能力;接种至10g/kg柴油污染土壤中,在20℃、土壤含水量为30%的条件下修复21d,柴油降解率可达71.7%,在柴油污染土壤修复应用中具有较大潜力.根据烷烃底物降解实验,菌株13-3的烷烃利用谱较广,对C_(14)~C_(22)的中长链烷烃均有降解,C_(17)~C_(20)的降解率可达90%以上.环境因素影响实验表明,菌株13-3可在pH值6~9、温度10~30℃、盐度(NaCl)0.5%~3%的范围内生长,在10g/L柴油浓度下仍可获得较好生长,具有良好的环境适应性,有望在复杂的环境条件下发挥其降解性能.通过全基因组测序分析,在菌株13-3的基因组中找到3个烷烃降解关键基因(alkB、almA、ladA),推测其降解烷烃途径为末端氧化.

吸附法脱除低碳烷烃中微量甲醇

低碳烃中微量的甲醇等含氧化合物会对其后续应用和装置运行造成不利影响。以含有1.2 wt%甲醇的正己烷为模型底物,利用甲醇独特的反应性能和甲醇与正己烷的极性差异,分别考察氯化钙、磺化树脂、大孔氧化硅和4A分子筛等吸附剂的甲醇脱除性能。实验结果表明,磺化树脂具有良好的甲醇脱除性能和再生重复性。在甲醇去除率≥90%的条件下,磺化树脂对甲醇的有效吸附量为0.41 g/g,磺化树脂经过再生后吸附甲醇性能与新鲜树脂相比基本不变,可重复利用,具有良好的实用性。

烷烃胁迫下土壤微生物类群的应激响应及其降解特性

污染物胁迫条件下土壤微生物会发生应激响应,然而目前对于烷烃污染土壤中微生物类群应激响应的时效性尚不清楚.论文以人工配制的十六烷污染黄绵土为对象,利用磷脂脂肪酸-稳定同位素技术(phospholipid fatty acid technology-stable isotope probing,PLFA-SIP)探究了烷烃污染对黄绵土中生物群落组成和结构影响的时效性及烷烃降解情况.结果表明,土壤土著微生物对十六烷有一定的降解作用,培养30 d时,十六烷含量由5000 mg·kg^(-1)降低至4693 mg·kg^(-1),降解率为6.14%.土壤中各微生物类群活性在受到十六烷污染3 d时无明显变化,随污染时长的增加,各微生物类群表现出“毒性响应(污染7 d)—毒性适应(污染15 d)—生长代谢(污染30 d)”的应激过程.在污染前期(污染7 d时),G^(-)细菌的^(13)C-PLFA含量为14.52 ng·kg^(-1),占总细菌^(13)C-PLFA总量的43.40%,说明在污染前期G^(-)细菌是土壤中存在的可利用十六烷的主要优势类群;污染中后期(污染15—30 d),G^(+)细菌和真菌的^(13)C-PLFA含量分别占^(13)C总量的33.81%和22.95%,说明污染后期G^(+)细菌和真菌对十六烷的降解代谢起到主要作用.研究表明土壤中十六烷的降解需要各微生物类群的协同代谢作用,污染前期主要由r—策略微生物(G^(-)细菌)降解十六烷,污染后期则主要由k—策略微生物(G^(+)细菌和真菌)执行降解功能.研究可为探明土壤微生物类群对烷烃污染响应的时效性及不同微生物类群对污染物的利用特征提供科学依据.