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。

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。

湛江湖光岩玛珥湖沿岸植物正构烷烃分布特征及其H同位素组成

从湛江湖光岩玛珥湖沿岸随机采集主要的草本和木本植物,分析其叶蜡正构烷烃分布特征及单体H同位素(δ^(2)H)。结果表明,湖光岩玛珥湖沿岸植物叶蜡正构烷烃主要由长链烷烃(n-C29~n-C31)组成,具有明显的奇偶优势;平均碳链长度(ACL值)与碳优势指数(CPI值)呈负相关关系;不同种类植物之间的正构烷烃δ^(2)H值差异明显,木本植物正构烷烃的δ^(2)H值(-247‰~-107‰)比草本植物(-222‰~-94‰)低,可能与它们的内在特性和所利用的土壤水深度有关。通过对比不同生境下低、中、高纬度地区湖泊沿岸植物叶蜡正构烷烃δ^(2)H值发现,低纬度热带、亚热带地区的植物叶蜡正构烷烃具有更长的链长和更高的δ^(2)H值,但植物与降水之间的δ^(2)H分馏值随纬度变化相对恒定(约-120‰),说明湖泊生境沉积叶蜡正构烷烃单体δ^(2)H值是具有较大潜力的古水文代用指标。

防城港海域沉积物中正构烷烃分布和来源解析

正构烷烃由于其化学性质稳定,在自然界中普遍存在,是表征有机质来源的良好标志物。利用气质联用仪(GC/MS)对2021年9月采集的防城港海域表层沉积物中的正构烷烃进行检测,对其含量、分布特征进行分析,运用特征参数对其来源进行解析。结果表明:正构烷烃含量在(67.51~850.08)×10^(-9)(干重)之间,均值为476.69×10^(-9)(干重),高值区主要分布在企沙半岛南部海域;主要由连续分布的n-C14~n-C35正构烷烃同系物组成,呈双峰分布,前峰群偶碳数优势,后峰群奇碳数优势;陆、海源烷烃比(ΣT/ΣM)、碳优势指数(CPI)和陆、海源烷烃优势比(TAR)均指示研究区正构烷烃受陆源影响明显;平均链长(ACL)、烷烃指数(AI)和Pmar-aq进一步表明其主要来源于陆源草本植物;T-ALK/C16比值表明研究海域受到石油污染影响;姥鲛烷和植烷比值(Pr/Ph)表明研究海域沉积物中正构烷烃形成于氧化环境。

异丁烷正构化Pt/Beta催化剂中Pt的作用研究

当前减油增化的大趋势下,正丁烷相比异丁烷在化工利用方面综合效益更高,近些年异丁烷正构化成为了学术界和工业界的关注热点。通过控制Pt负载量和负载位置研究了Pt负载沸石催化剂在异丁烷正构化反应中Pt的作用。结果表明:由于丁烷的异-正转化是吸热反应,反应需要在较高的温度下进行;引入Pt组元可以提高异丁烷转化率,但过多的Pt会促进丁烷裂解生成甲烷和乙烷,降低正丁烷的选择性;质量分数0.10%Pt/HBeta催化剂可以得到良好的催化效果,在反应温度470℃、反应压力2.6 MPa,异丁烷质量空速12 h^(-1)的条件下,正丁烷收率大于39%,对甲烷、乙烷选择性极低。异丁烷正构化反应需要一个适中的金属中心与酸中心的接近度,Pt和酸中心间距离过远会导致裂化副产物增多。

高温气相色谱法测定橡胶防护蜡中的正构烷烃和非正构烷烃

采用高温气相色谱法测定橡胶防护蜡中的正构烷烃和非正构烷烃的碳数及含量。试验表明 ,气相色谱的最佳测定条件为 :柱初温 80℃ ,柱终温 3 5 0℃ ,升温速率 8℃·min- 1 ,进样量 1μL ,汽化室温度 高于柱温 3℃。试验使用低流失的大口径毛细管色谱柱 ,并采用当前积分和峰谷 峰谷积分相结合方式 ,可分析碳数达 60的橡胶防护蜡正构烷烃和非正构烷烃的碳数分布。分析结果与尿素络合法测定结果一致 ,方法重复性较好。

中山市大气中正构烷烃的污染特征和来源分析

为探究中山市大气中正构烷烃的污染特征,于2022年利用苏玛罐采样、大气预浓缩-气相色谱质谱联用技术对中山市大气中的正构烷烃进行采样分析,并对大气中正构烷烃的主要组成、浓度特征、来源和臭氧生成潜势进行了分析研究。研究表明,中山市大气中检测出11种正构烷烃,总质量浓度为27.71μg/m3,浓度占比较大的为乙烷、正丙烷、正丁烷、正戊烷和正己烷,该5种化合物共占正构烷烃总浓度的87.69%。分析了乙烷、正丙烷、正丁烷、正戊烷和正己烷的臭氧生成潜势(OFP),正丁烷和正戊烷臭氧生成潜势的贡献较大,二者总占比为70.34%。

尿素包合法分离测定微晶蜡中的正构和非正构烷烃

选用微晶蜡为样品 ,采用尿素包合法不仅能够准确测定微晶蜡中正构烷烃和非正构烷烃的含量 ,而且能够得到纯度较高的正构烷烃与非正构烷烃组分 ,为进一步研究微晶蜡中正构烷烃和非正构烷烃的性质提供样品。实验考察了包合用活化剂、稀释剂、尿素用量、温度、时间等对正构烷烃测定结果和正构烷烃与非正构烷烃分离效果的影响。结果表明 ,该方法准确度高 ,重复性好 ,相对标准偏差为± 2 .2 % ,测定结果与气相色谱法进行比较 ,两者的一致性较好。

麦秸烟尘中正构脂肪醇和正构烯烃的化学组成

对6种麦草开展了燃烧试验,测定了烟尘（PM 2.5）中正构脂肪醇和正构烯烃的化学组成.结果显示,在明火PM 2.5中正构脂肪醇由C8～C32组成.其总含量为381.1～30178.6mg/kg,平均为10011.3mg/kg.C24/C28、C26/C28、C28/∑等百分比的变化范围分别为4.1%～69.6%、0.9%～9.8%、45.3%～92.8%.正构脂肪醇呈单峰型分布,C28是主峰碳（Cmax）.其CPI值在25.8～133.0间变化,平均为56.1.在闷烧PM 2.5中正构脂肪醇由C8～C32组成.其总含量为944.4～135858.2mg/kg,平均为28160.2mg/kg.C24/C28、C26/C28、C28/∑等百分比的变化范围分别为2.4%～22.2%、0.6%～8.6%、70.8%～95.7%.正构脂肪醇的分布模式与明火PM 2.5的相同.其CPI值分布于23.1～266.6间,平均为82.4.明火PM 2.5中的正构烯烃由C17～C29组成.其总含量在67.1～733.0mg/kg之间变动,平均为261.8mg/kg.低碳数与高碳数正构烯烃的含量之比（L/H）为0.8～2.2,平均值为1.5.正构烯烃呈单峰式分布,Cmax以C24为主,C22次之.其CPI值分布于0.9～1.6之间,平均为1.2.闷烧PM 2.5中的正构烯烃由C16～C29组成.其总含量分布于273.9～862.4mg/kg之间,平均为574.1mg/kg.其L/H比值在0.5～2.2之间波动,平均值为1.6.正构烯烃的分布模式与明火PM2.5类似,但Cmax以C22为主,C24次之.其CPI值的变化区间是1.0～2.1,平均值为1.2.C24/C28、C26/C28、C28/∑等指标对于识别气溶胶中麦草燃烧来源的正构脂肪醇具有参考意义.利用Cmax可区分麦秸在明火和闷烧条件下生成的正构烯烃.

8.0 kaBP以来长江中下游南漪湖沉积记录的正构烷烃及其单体碳同位素组成特征和古气候意义

通过分析长江中下游南漪湖柱状沉积物中正构烷烃分布特征及其单体碳同位素组成,重建了该地区8.0 ka BP以来的植被变化,进而反演古气候变迁;同时与其他地质记录的相关指标进行对比,探讨了长江中下游地区中全新世以来东亚夏季风的变化。8.0~4.8 ka BP,长链正构烷烃nC_(27)–nC_(33)含量占绝对优势,Paq值偏低,正构烷烃以陆生高等植物输入为主;相对较低的nC_(27)/nC_(31)比值及较高的ACL27–33值表明这一阶段以草本植物相对发育;长链正构烷烃δ^(13)C整体偏负(–34.7‰~–32.9‰),C_3植物为主;这一时期气候温暖湿润,是东亚夏季风最强盛时期。4.8~2.4 ka BP,长链正构烷烃nC_(27)–nC_(33)含量降低,Paq值偏高,陆生高等植物对正构烷烃的贡献相对减少;nC_(27)/nC_(31)比值升高,ACL27–33值降低,木本植物占优势,草本植物减少;长链正构烷烃δ13C相对正偏(–33.5‰~–29.1‰),C_4植物有一定的增加,但依然以C_3植物为主;这一时期东亚夏季风减弱,气候朝冷干转变。2.4 ka BP以来,长链正构烷烃nC_(27)–nC33含量升高,Paq值逐渐降低,陆源高等植物的贡献逐渐增加;逐渐降低的nC_(27)/nC_(31)比值以及逐渐升高的ACL27–33值表明草本植物重新占相对发育,木本植物含量逐渐减少;长链正构烷烃δ^(13)C波动剧烈,呈现逐渐偏负的趋势,C_3植物继续占据绝对优势,C_4植物呈现逐渐减少的变化趋势;气候由寒冷干燥逐渐向温暖湿润过度。同时,这一时期各指标呈现剧烈波动的变化趋势,推测可能与长江流域人类活动逐渐增加,显著影响了自然植被变化的过程。这些指标记录的东亚夏季风随着北半球夏季太阳辐射量的减少而持续减弱,同时记录了多次冷暖/干湿交替事件,存在6次冷干事件(夏季风减弱事件),其中5次与Bond et al.提出的北大西洋冰筏漂流事件一一对应。

长江口及邻近海域现代沉积物中正构烷烃分子组合特征及其对有机碳运移分布的指示

报道了长江口及邻近海域现代沉积物中正构烷烃的浓度及分布特征,通过因子分析法对正构烷烃来源进行了探讨.结果表明,调查站位正构烷烃主要可归纳为3种类型:陆源输入优势型(单峰群)、陆源和海洋内生混合类型(双峰群)和石油类污染类型(单峰型,不具奇偶优势).长江口邻近站位正构烷烃色谱指标的突变,是长江河口区2种不同水团造成沉积物差异的客观反映.除P4外,研究站位总正构烷烃含量(∑n Alk)与有机碳总量(TOC)相关性良好,且长江口东南-浙江沿岸软泥区正构烷烃的陆源高等植物组分(TER Alk)、海洋内生组分(PL1)、奇偶碳优势指数(CPI)等指标与运移距离呈线形关系.在因子分析显示不同来源的4种正购烷烃中,以陆源烷烃输入比重最大(51.5%),在陆源烷烃中又以东海河流物质贡献最大(49.1%);根据因子负荷差异,推测东海北部沉积有机质可能多数来源于苏北沿岸及老黄河口水下三角洲,冲绳海槽区则可能大部分来源于长江及东海内陆架物质,并探讨了其运移机理.

珠江三角洲气溶胶中正构烷烃分布规律、来源及其时空变化

珠江三角洲地区主要城市气溶胶中正构烷烃分布可分为３种类型．第一类为前峰型，主要来源于汽车尾气；第二类为后峰型，主要来源于植物蜡；第三类为双峰型，来源于植物蜡、燃料燃烧和尾气．交通易阻塞区为第一类分布，清洁区以第二类分布为主，工业区以第三类为主．同一功能区气溶胶中正构烷烃分布随季节有较明显的变化．

柴达木盆地咸湖相生油岩正构烷烃分布特征及其成因

柴达木盆地西部第三系咸水湖相生油岩样品分析资料表明,不同沉积相带生油岩正构烷烃系列有三种碳数分布模式。深湖相生油岩在C18～C28范围呈明显的偶碳数优势,而>C28范围无碳数优势;滨浅湖相样品在整个碳数范围内呈奇碳数优势分布;过渡相带地层正构烷烃在中碳数范围呈偶碳数优势分布,而高碳数(>C23)部分为奇碳数优势分布。经不同沉积相带样品之间的沉积环境地球化学指标和碳酸盐含量比较发现,本区咸湖相生油岩正构烷烃的分布不取决于沉积环境的氧化还原性和岩石的矿物组成,而主要与沉积相带中的有机质生源组成有关。偶碳数优势分布的正构烷烃成因并非如常规观点解释的那样,由正构脂肪酸、醇类的还原作用或经碳酸盐催化发生β断裂而来,而可能来源于咸化湖泊中的某种嗜盐细菌或其他微生物。

南黄海表层沉积物中正构烷烃的组成特征、分布及其对沉积有机质来源的指示意义

黄海是1个重要的碳汇,其沉积物有机质来源复杂多样,而且在碳循环中的作用不同。边缘海有机质来源的定量估算是碳循环研究中的1个重要内容。正构烷烃是1种常用的指示有机质来源的生物标志物。本文对南黄海63个表层沉积物中正构烷烃的分布及其组成特征进行分析,并与其它生物标志物指标进行对比。结果显示,南黄海区域表层沉积物中正构烷烃多呈现双峰群分布,前峰群短链烷烃无明显奇偶碳数优势,主要来自海洋浮游藻类和细菌;后峰群长链烷烃具有奇碳数优势,主要来自于陆地高等植物,其中草本植物和木本植物来源所占比例相近。短链和长链正构烷烃在黄海中部都有高值分布,主要受中部细颗粒沉积物的吸附作用及较低的沉积速率影响。陆源海源烷烃含量比(∑T/∑M)和陆源海源优势烷烃含量比(TAR)对沉积有机质来源的指示是一致的,北部和近苏北沿岸处有高比值分布,指示有较高的陆源输入;低比值区分布于中南部,指示陆源输入较少。∑T/∑M(以及TAR)与生物标志物指标(∑T/1.5∑B)的分布趋势相似,只是北部高值区相对明显程度有所差别,可能与北部细菌作用较强、水深较大导致短链正构烷烃降解程度较大有关。

鄂尔多斯市秋季大气PM_(2.5)、PM_(10)颗粒物中正构烷烃的组成分布与来源特征

利用气相色谱-质谱技术分析了秋季鄂尔多斯市居民区、工业区和清洁区5个采样点大气PM2.5、PM10颗粒物中正构烷烃组分,运用Cmax、CPI、Cn(wax)分子地球化学参数对污染源进行了初步示踪研究,并对污染程度进行了判断.结果表明,鄂尔多斯市秋季大气PM2.5、PM10颗粒物上正构烷烃来源相对比较复杂,各功能区均不同程度的受到人为来源正构烷烃污染的影响.总体来说,工业区和居民区人为来源正构烷烃污染较重,这两个功能区污染状况基本相当,而清洁区受人为来源正构烷烃污染相对较小.在鄂尔多斯地区,气候因素尤其是风向因素对大气颗粒物上正构烷烃污染水平的影响比较大.通过与我国其它大中型城市进行对比发现,我国大部分城市市区大气PM2.5、PM10颗粒物中正构烷烃主要来自于人为污染排放.

南京市大气气溶胶中颗粒物和正构烷烃特征及来源分析

于2002年夏季(7月)和冬季(12月)采集南京市5个功能区的大气气溶胶(PM2 5和PM10)样品,对两个季节不同功能区颗粒物及其颗粒物中正构烷烃的分布特征和污染来源进行了分析.结果表明,南京市大气颗粒物含量冬季高于夏季,细颗粒高于粗颗粒.正构烷烃的变化规律同颗粒物一致,且主要分布在细颗粒物上.根据各个功能区正构烷烃(C15-C32)的CPI(CPI1、CPI2和CPI3)结果,可知南京市大气气溶胶中正构烷烃由生物源和人为源共同排放产生.%waxCn的结果表明生物源对气溶胶中正构烷烃的贡献率为20%～43%,对南京市大气颗粒物的贡献率为1.66%～4.76%.

原油裂解过程中正构烷烃的组成变化特征及其地球化学意义

采用高温模拟技术,对原油样品进行模拟实验,并对其裂解过程中正构烷烃的组成和变化特征进行了地球化学研究。结果表明,原油大量裂解生成气态烃之前,原油中的高分子量正构烷烃已经开始裂解,以C1+5烃类裂解成C6～C14化合物为主。随成熟度的增加,C6～C14化合物进一步转化为C1～C5化合物,并伴随苯系物的产出,最终形成甲烷和裂解沥青。在正构烷烃的裂解过程中,苯及其同系物的丰度呈明显增加趋势,可以作为原油裂解程度的潜在判识标志。此外,利用同样的实验条件对正十六烷进行了对比模拟实验,其产物的组成和变化特征与原油中正构烷烃的基本相同。

中国几个盆地原油轻烃单体和正构烷烃系列分子碳同位素研究

本文采用最新的GC/C/MS在线碳同位素分析技术,分析研究了鄂尔多斯、四川、塔里木等盆地原油及凝析油轻烃单体和正构烷烃系列分子碳同位素特征及分布模式。探讨了不同结构烃分子及同结构不同碳数烃分子之间碳同位素分配的某些规律。研究了一些典型成因原油轻烃单体和正构烷烃系列分子碳同位素特征及分布模式,为该项新技术在油气研究与勘探中的应用奠定了基础。同时在一些原油的成因上取得了新认识。

不同纬度地区植物中正构烷烃及其同位素组成

本文应用GC-MS和GC-TC-IRMS同位素分析技术,对我国北部柴达木盆地花土沟至南部广西南宁5个地区草、芦苇和树叶3类植物中正构烷烃及其碳氢同位素进行了分析。结果显示了不同纬度地区植物中正构烷烃碳数分布在C15～C35之间,呈单峰型分布,主峰碳数为C27、C29和C31;CPI值分布在3.49～17.25之间,平均值是草<芦苇<树叶;ACL值为26.24～30.26,平均值是草>芦苇>树叶。研究发现,随着植物生长地区纬度的增高和年平均气温的降低,植物中正构烷烃主峰碳数、CPI值、ACL值都降低,并且纬度每增加1°,草、芦苇和树叶中ACL值分别减少0.08、0.22和0.36;气温每增加1℃,草、芦苇和树叶中ACL值分别增加0.04、0.24和0.20。研究样品中C27和C29正构烷烃的δ13C值分布在-25.3‰～-35.5‰之间,草具有相对轻的碳同位素组成;C27和C29正构烷烃碳同位素组成与环境因子(如纬度和温度)之间的相关性,在这次研究中没有观察到。样品中C27和C29正构烷烃δD值分布在-132.1‰～-192.6‰之间,草具有相对轻的氢同位素组成。随着纬度增加和气温降低,草和树叶中C27和C29正构烷烃富集轻同位素。因此,可以应用草、芦苇和树叶中正构烷烃主峰碳数、CPI值和ACL值以及草、树叶中C27、C29正构烷烃δD值指示环境特征。

北极沉积物中正构烷烃的组合特征及古沉积环境的研究

报道了北极楚科奇海和白令海沉积物中正构烷烃的含量和分布类型 ,并通过因子分析方法对正构烷烃的来源和古沉积环境加以初步探讨 .研究结果表明 ,正构烷烃碳数分布范围多数在nC15～nC3 3 之间 ,分布类型有两种 ,第 1种高分子碳范围 ,MH为nC2 5～nC2 7,CPI大于 1,奇偶优势显著 .第 2种低分子碳范围 ,MH为nC17～nC2 0 ,奇偶优势不明显 .以上特征指示了正构烷烃来源于陆源高等植物和海洋内生两个部分 ,并且以陆源贡献最大 .楚科奇海和白令海大部分测站的Pr/Ph小于 1,指示了缺氧还原沉积环境 .因子分析结果与样品中正构烷烃不同分子组成特征相互对应 .