中国地质学会岩矿测试技术专业委员会、国家地质实验测试中心主办

原油中铅同位素的ICP-MS测定及其在油源鉴别中的应用

李景喜, 李俊飞, 高丽洁, 郑立, 王小如. 原油中铅同位素的ICP-MS测定及其在油源鉴别中的应用[J]. 岩矿测试, 2013, 32(4): 621-626.
引用本文: 李景喜, 李俊飞, 高丽洁, 郑立, 王小如. 原油中铅同位素的ICP-MS测定及其在油源鉴别中的应用[J]. 岩矿测试, 2013, 32(4): 621-626.
Jing-xi LI, Jun-fei LI, Li-jie GAO, Li ZHENG, Xiao-ru WANG. Determination of Pb Isotopes in Crude Oil by ICP-MS and Application in Identification of Oil Sources[J]. Rock and Mineral Analysis, 2013, 32(4): 621-626.
Citation: Jing-xi LI, Jun-fei LI, Li-jie GAO, Li ZHENG, Xiao-ru WANG. Determination of Pb Isotopes in Crude Oil by ICP-MS and Application in Identification of Oil Sources[J]. Rock and Mineral Analysis, 2013, 32(4): 621-626.

原油中铅同位素的ICP-MS测定及其在油源鉴别中的应用

  • 基金项目:
    国家青年自然科学基金资助项目(41106111);国家海洋局海洋溢油鉴别与损害评估技术重点实验室开放研究基金(201109);国家海洋局近岸海域生态环境重点实验室基金(201114)
详细信息
    作者简介: 李景喜,助理研究员,从事分析化学及海洋化学研究工作。E-mail: jxli@fio.org.cn
  • 中图分类号: TE135.4;O614.433;O657.63

Determination of Pb Isotopes in Crude Oil by ICP-MS and Application in Identification of Oil Sources

  • 海洋溢油事件时有发生,探索基于铅同位素特征信息为指标的溢油鉴别技术,在海上溢油鉴别中有着十分重要的意义。本文利用极性较强的二氯甲烷溶解原油样品,分散均匀后在浓硝酸-双氧水氧化消解体系下微波消解,采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定原油中铅的含量及铅同位素比值(208Pb/206Pb、208Pb/204Pb及208Pb/207Pb),建立了基于铅同位素为特征信息的一种新的油源鉴别辅助技术。实验优化了ICP-MS工作参数,并利用铅标准溶液对同位素积分时间进行优化,提高同位素测定的精密度。结果表明,原油中铅元素测定方法的准确度较高,不确定度<5%,重现性较好,相对标准偏差小于2%(n=3)。该方法应用于测定渤海、南海及国外不同来源的原油样品,分析结果显示不同地区原油中铅元素含量的差异性较大,浓度范围为37.99~1213.00 μg/kg。考察了铅同位素比值信息,以208Pb/207Pb与208Pb/206Pb 为变量,能够对不同区域原油样品进行分类,我国南海原油样品与其他油源的原油样品差异性明显。本文建立的油源鉴别技术能为油源的初步筛选提供一定的辅助作用。
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  • 图 1  驻留时间对测定Pb同位素精密度影响

    Figure 1. 

    图 2  不同原油样品聚类分析结果: (a) 208Pb/206Pb与208Pb/204Pb为变量; (b)208Pb/207Pb与208Pb/206Pb为变量

    Figure 2. 

    图 3  不同原油铅同位素208Pb/207Pb与208Pb/206Pb比值关系

    Figure 3. 

    表 1  ICP-MS仪器工作参数

    Table 1.  The working parameter of ICP-MS

    工作参数 设定条件
    射频功率 1350 W
    采样深度 6.8 mm
    等离子体气体流量 16.0 L/min
    辅助气流量 1.00 L/min
    载气流量 1.12 L/min
    采样锥(Ni)孔径 1.0 mm
    截取锥(Ni)孔径 mm
    采样速度 1.0 mL/min
    分析模式 全定量
    数据采集重复次数 3
    驻留时间 30 ms
    单位质量数采集点数 3
    积分时间 1 ms
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    表 2  微波消解工作程序

    Table 2.  The digesting program of microwave digestion

    步骤 最大功率P/W 功率百分比/% 升温时间t/min 摄氏温度θ/℃ 保持时间t/min
    11600 100 3 100 3
    2 1600 100 7 150 3
    3 1600 100 5 170 3
    4 1600 100 5 190 10
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    表 3  油样标准样品测定结果

    Table 3.  Analytical results of Pb in oil standard sample

    样品编号 w(Pb)/(μg·g-1) 相对误差/%
    参考值 测定值
    油样(WM-21-1X-4) 10.00±1.08 10.95 4.58
    油样(WM-21-5X-4) 50.00±0.94 50.21 3.13
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    表 4  不同来源油样品Pb测定结果

    Table 4.  Analytical results of Pb in crude oil from different area

    原油产地 w(Pb)/(μg·kg-1)
    阿曼 686.40
    阿联酋 81.40
    锦州 387.50
    刚果 1213.00
    科威特 30.70
    辛巴威 836.10
    安哥拉 93.80
    赤道几内亚 365.40
    沙特(轻质油) 857.80
    沙特(中质油) 69.70
    沙特(重质油) 82.10
    印尼) 79.30
    厄瓜多尔 79.80
    旅大 695.40
    绥中 469.60
    赵东 732.50
    渤海渤中 293.30
    渤海渤西 769.20
    渤海埕岛 75.73
    南海001 253.10
    南海002 115.90
    南海003 132.50
    南海004 136.70
    南海005 37.99
    南海006 132.70
    南海007 103.20
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    表 5  油样中Pb同位素比值稳定性测定结果

    Table 5.  Stability test of Pb isotope determination in crude oil

    同位素比值 Pb同位素测定结果 RSD/%
    本法分次测定值 平均值
    208Pb/206Pb 2.166 2.191 2.181 2.163 2.172 2.151 2.171 0.65
    208Pb/207Pb 2.474 2.512 2.463 2.490 2.482 2.469 2.482 0.71
    208Pb/204Pb 1.127 1.130 1.128 1.129 1.124 1.131 1.128 0.22
    207Pb/204Pb 0.455 0.467 0.443 0.462 0.454 0.456 0.456 1.78
    206Pb/204Pb 0.523 0.513 0.520 0.509 0.531 0.527 0.521 1.60
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    表 6  源油样品中Pb同位素测定结果

    Table 6.  Analytical results of Pb isotope in crude oil

    油源 208Pb/206Pb 208Pb/207Pb 208Pb/204Pb 207Pb/204Pb 206Pb/204Pb
    旅大 2.166 2.474 1.127 0.455 0.520
    渤海渤西 2.166 2.488 2.426 0.975 1.120
    绥中 2.151 2.463 1.927 0.783 0.896
    渤海渤中 2.158 2.476 2.540 1.026 1.177
    锦州 2.176 2.484 0.664 0.267 0.305
    赵东 2.162 2.475 0.568 0.230 0.263
    绥中 2.163 2.476 1.501 0.606 0.694
    阿曼 2.164 2.461 0.342 0.139 0.158
    上扎库姆 2.068 2.256 0.037 0.016 0.018
    杰诺 2.169 2.484 1.025 0.413 0.473
    科威特 2.172 2.477 1.860 0.751 0.856
    吉拉索 2.163 2.487 1.884 0.758 0.871
    沙重原油 2.159 2.475 0.707 0.286 0.327
    沙中原油 2.157 2.468 1.600 0.648 0.742
    渤海南堡 2.137 2.434 1.148 0.472 0.537
    南海1 1.132 1.177 0.473 0.401 0.417
    南海2 1.134 1.151 0.241 0.209 0.212
    南海3 1.153 1.175 0.092 0.078 0.080
    南海4 1.706 1.783 0.021 0.012 0.012
    南海5 1.326 1.388 0.017 0.012 0.013
    南海6 1.166 1.178 0.549 0.466 0.470
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出版历程
收稿日期:  2012-11-20
录用日期:  2013-03-15

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