油指纹鉴定
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国家海洋局北海环境监测中心
正构烷烃 萜烷 甾烷 萘系列 菲系列 二苯并噻吩系列 芴系列 屈系列 芳烃内标、替代标准 倍半萜 C25降藿烷 αββ甾烷 甲基芘 三芳甾
质量控制措施
色谱的分离要求 校准曲线 回收率实验 仪器稳定性检查 气相色谱基线稳定性 质谱调谐 正构烷烃重组分信号强度检查 空白实验
国家海洋局北海环境监测中心
质量控制措施
• 仪器稳定性检查 • 在每分析一批样品（7~10个）前后，分别分析一次控制 样品。（制备标准样品作为控制样品） • 选择某个指纹特征具有典型性，包含绝大部分常见油品组 分的油样品，或采用多个样品混合，作为标准油样品。该 样品采用正己烷溶解稀释后，用高速离心机离心去除不溶 物，在低温下长期保存备用。
m/z 270
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三芳甾类
RC26TA+SC27TA
SC26TA
SC28TA RC27TA RC28TA
m/z 231
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苯并芘类
4Mpy B(a)F 1Mpy
B(b+c)F 2Mpy
m/z 216
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诊断比值
• 诊断比值 diagnostic ratio • 油样品中某些特定组分之间的比值，能够表征不同 油样各自的化学组成，用于判别两个油样来源是否 一致。选择诊断比值要考虑以下因素： • 诊断比值具有独特性和差异性，具有地球化学意义。 • 诊断比值基本不受或受风化影响较小。 • 在实际溢油鉴别中还要根据所采用的诊断比值具体 的比较方法的要求进一步筛选诊断比值。 • 使用诊断比值进行溢油和可疑油源之间的比较最大 的优点是受浓度影响最小，还可以部分排除不同时 间分析条件的变化、仪器波动等因素引起的变化。
•
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气相色谱分析条件
• 正构烷烃、姥鲛烷和植烷采用气相色谱（GC-FID）分析 。毛细管色谱柱涂层为5%苯基、95%二甲基聚硅氧烷， 涂层厚度为0.25µm 内径为0.32mm，长度为30m。 • 分析条件为： • 载气：高纯氦气，1 mL/min～2.5mL/min； • 进样口温度：290℃～300℃； • 检测器温度：300℃～310℃； • 升温程序为：50℃保持2min，以6℃/min的速度升到 300℃，在300℃保持16min； • 进样量：1µL； • 进样方式：不分流； • 进样时间：1min。
类别 名称 文件夹 工 具 剪刀 不锈钢勺 数量 1 1 2 单 位 个 把 个 备注 消 耗 品
单 位 包 包 盒 张 条 个 张 张 个 包 根 支
备注
封口袋 不干胶贴 标签 透明胶带 口罩 玻璃棒 油性签字笔
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1
采样器具
样品采集工具的选择： • 操作简便易用 • 不造成污染 可采用的工具： • 滩涂样品：不锈钢勺 • 海面漂油：带长把的金属勺、网 • 极薄的油膜：吸附性材料、带水取样
油指纹谱图识别-积分
7 8 6 5 16 17 4 3 32 18 2 20 21 19 33 9 10 11 12 13 14 15 9 10
24.0
1 22 23 24 25 26 27 28
25.0
min
29
30
31
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
40.0
45.0
50.0
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质量控制措施
• 气相色谱基线稳定性 • 在分析样品前仪器应运行一段时间达到稳定。在分析样品 时还可以采取扣除基线的方法获得更好的分析数据。 • 质谱调谐 • 质谱调谐对于分析结果有显著影响，应在样品分析前进行 调谐，确认调谐各项结果均满足要求，再利用此调谐结果 进行样品分析。
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0 22.75 23.00 23.25 23.50 23.75 24.00 24.25 24.50 24.75 25.00 25.25 25.50 25.75 26.00 min
5.0 4.0 3.0 2.0 43.50 43.75 44.00 44.25 44.50 44.75 45.00 45.25 45.50
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质量控制措施
• 校准曲线 • 采用校准曲线法，若甾、萜烷类生物标志化合物标准物质 难以购买且浓度较低，也可采用单点校准法。校准浓度系 列的最低点略高于仪器检测能力，浓度范围应覆盖样品中 目标组分浓度范围。 • 加标回收 • 采取加标回收法或采用加入替代标准法进行回收率实验。 • 样品分析回收率宜控制在75%~120%。 • 空白实验 • 对整个分析过程进行空白实验，以避免干扰。
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质量控制措施
• 正构烷烃重组分信号强度检查 若分析中发现标准中最后一个正构烷烃组分响 应值下降到低于最初分析时的80%，应停止分析 ，对色谱柱进行老化处理以期修复，若不能修复 ，则考虑更换色谱柱。 • 空白实验 • 对整个分析过程进行空白实验，以避免干扰。
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(x1,000) 4.5 4.0 3.5
uV(x100,000) Chromatogram 10.0
3.0 2.5 2.0 1.5 1.0
9.0
8.0
7.0
0.5
6.0
46.5
47.0
47.5
48.0
48.5
49.0
49.5
50.0
50.5
5.0
(x100) 10.0 9.0 8.0 7.0 6.0
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标准的配置
• 内标配制：用氘代正二十四烷（C24D50）溶液作为正构烷烃定量用 内标，浓度为100μg/mL，溶剂为异辛烷；氘代三联苯溶液作为多 环芳烃定量用内标，浓度为10μg/mL，溶剂为甲苯；5α-雄甾烷、 17β(H),21β(H)-藿烷溶液作为甾、萜烷类生物标志化合物定量用 内标[17β(H),21β(H)-藿烷在低熟或未熟原油中有少量存在，对 此类原油进行鉴定时可不用此内标]，浓度为10μg/mL，溶剂为异 辛烷。 外标配制：将所购买的标准物质分别配制成浓度为100μg/mL的标 准储备液；加入相应的内标，多环芳烃需加入替代标准，分别配制 正构烷烃、多环芳烃、甾、萜烷类生物标志化合物混合标准曲线系 列，浓度为目标组分的最低浓度略高于仪器检测能力，浓度范围应 代表样品中组分的浓度范围；替代标准和内标的浓度为一定值，与 样品中所加的替代标准和内标浓度一致。
• 全面了解和分析溢油现场情况； • 确定溢油现场范围和可能的溢油漂移路径； • 保护溢油现场；
• 尽可能准确划定可疑溢油源范围；
• 确定采样方案； • 现场调查纪实、拍照或录像。
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1
采样原则
• 样品的代表性原则 采集的溢油样品应覆盖不同的溢油区域和风化状态；应采 集所有可能的可疑溢油源样品。 • 样品免受沾污原则 避免样品受到溢漏或储存环境、采样器具、样品容器及其 他可能的人为污染。 • 样品的法律有效性原则 所有采集的溢油样品宜具有至少两个采样人的签名，所有 采集的可疑溢油源样品应具有采样人和被采样人的签名， 样品在运输、传递、储存直至分析过程中应保证未受沾污 、破坏、更改、丢失。
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气相色谱/质谱仪分析条件
• 多环芳烃和甾、萜烷类生物标志化合物均采用气相色谱/质谱（GC/MS ）分析。在全扫描方式下扫描质谱图进行组分定性，用SIM方式进行 各组分的定量测定。毛细管色谱柱涂层为5%苯基、95%二甲基聚硅氧 烷，涂层厚度为0.25µm，内径为0.25 mm，长度为30m。 • 分析条件如下： • 载气：高纯氦气，1.0mL/min； • 进样方式：不分流； • 进样口温度：290℃； • 接口温度：280℃； • 离子源温度：230℃； • 升温程序：在50℃保持2min，以6℃/min的速度升到300℃，保持 16min。
油指纹分析鉴定技术
国家海洋局北海环境监测中心 2015年4月
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内容提要
1
海洋溢油的现场调查和样品采集
2
油指纹样品分析处理方法
3
油指纹谱图识别及诊断比值意义
4
环境风化对油指纹鉴定的影响
5
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溢油鉴定流程和鉴定结论
1
海洋溢油的现场调查和样品采集
• 依据标准： • 《海面溢油鉴别系统规范》 • 《海洋石油勘探开发原油样品采集技术规程》
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样品前处理
• 称取油样0.2克，溶于正己烷，定容至10 mL， 取油样200μL至进样瓶，同时加入500μL正己 烷， 100μL正构烷烃内标（100μg/mL）、 100μL甾、萜烷类内标（10μg/mL）和100μL 多环芳烃内标（10μg/mL），上机分析。部分 溢油样品是由吸油毡吸附采集，或者是很少量 油污，无法称量，这种情况下取适量样品溶于 正己烷，进行必要的脱水、离心或净化后直接 上机分析。
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1
采样原则
• 样品量 • 溢油样品采样量为10mL~100mL，可疑溢油源样品采样量 为50mL~100mL，样品量不足时，也应采集。 • 样品数 • 溢油事故发生后，应对所有存在嫌疑的溢油源立即取样， 以便确定责任方。 • 在船上、近岸设施或岸上设施的采样点采样时，每个采样 点应至少各取一个样品。 • 根据污染范围的大小和溢油的分布，确定采样点的间隔， 每个溢油区域，应至少取两个溢油样品。
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1
采样工具
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油指纹样品分析处理方法
• 油指纹分析的主要仪器： 气相色谱仪 气相色谱-质谱联用仪 • 油指纹分析方法（色、质谱分析） 样品前处理 仪器分析 质量控制措施
m/z 234
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多环芳烃积分示意-二苯并噻吩系列
m/z 198
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m/z 212
国家海洋局北海环境监测中心
m/z 226
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多环芳烃积分示意-屈系列
m/z 242
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m/z 256
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• • • •
色谱的分离要求 n-C17和姥鲛烷、n-C18和植烷完全分离； 低成熟度17α (H) ,21β (H)-30升藿烷（22S）和（22R）差向立体异构体对应完全分开； 高成熟度样品24-乙基,5α (H) ,14β (H) ,17β (H)胆甾烷（20S）和（20R）峰高分离度不小于 40%。
55.0
min
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(x1,000) 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2
41.0
41.5
42.0
42.5
43.0
43.5
44.0
44.5
45.0
45.5
46.0
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主要选择离子
85 191 217 128，142，156，170，184 178，192，206，220，234 184，198，212，226 166，180，194，208 228，242，256，270 244，164，188，240，264 123 177 218 216 231
多环芳烃积分示意-芴系列
m/z 180
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m/z 194
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m/z 208
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多环芳烃积分示意-菲系列
m/z 192
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m/z 206
国家海洋局北海环境监测中心
m/z 220
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m/z 217
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多环芳烃积分示意-萘系列
m/z 142
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m/z 156
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m/z 170
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m/z 184
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Байду номын сангаас 1
采样器具
样品容器及样品箱
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1
样品箱
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类别
名称 纸巾 一次性手套 铝箔 表格（溢油、原油） 封口带
数量 1 1 1 若干 30 30 35 35 1 1 3 1
工具箱 • 制定工具详细列表，定期 检查补充 • 随时保证能满足多队采样 人员需求
正构烷烃 萜烷 甾烷 萘系列 菲系列 二苯并噻吩系列 芴系列 屈系列 芳烃内标、替代标准 倍半萜 C25降藿烷 αββ甾烷 甲基芘 三芳甾
质量控制措施
色谱的分离要求 校准曲线 回收率实验 仪器稳定性检查 气相色谱基线稳定性 质谱调谐 正构烷烃重组分信号强度检查 空白实验
国家海洋局北海环境监测中心
质量控制措施
• 仪器稳定性检查 • 在每分析一批样品（7~10个）前后，分别分析一次控制 样品。（制备标准样品作为控制样品） • 选择某个指纹特征具有典型性，包含绝大部分常见油品组 分的油样品，或采用多个样品混合，作为标准油样品。该 样品采用正己烷溶解稀释后，用高速离心机离心去除不溶 物，在低温下长期保存备用。
m/z 270
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三芳甾类
RC26TA+SC27TA
SC26TA
SC28TA RC27TA RC28TA
m/z 231
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苯并芘类
4Mpy B(a)F 1Mpy
B(b+c)F 2Mpy
m/z 216
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诊断比值
• 诊断比值 diagnostic ratio • 油样品中某些特定组分之间的比值，能够表征不同 油样各自的化学组成，用于判别两个油样来源是否 一致。选择诊断比值要考虑以下因素： • 诊断比值具有独特性和差异性，具有地球化学意义。 • 诊断比值基本不受或受风化影响较小。 • 在实际溢油鉴别中还要根据所采用的诊断比值具体 的比较方法的要求进一步筛选诊断比值。 • 使用诊断比值进行溢油和可疑油源之间的比较最大 的优点是受浓度影响最小，还可以部分排除不同时 间分析条件的变化、仪器波动等因素引起的变化。
•
国家海洋局北海环境监测中心
气相色谱分析条件
• 正构烷烃、姥鲛烷和植烷采用气相色谱（GC-FID）分析 。毛细管色谱柱涂层为5%苯基、95%二甲基聚硅氧烷， 涂层厚度为0.25µm 内径为0.32mm，长度为30m。 • 分析条件为： • 载气：高纯氦气，1 mL/min～2.5mL/min； • 进样口温度：290℃～300℃； • 检测器温度：300℃～310℃； • 升温程序为：50℃保持2min，以6℃/min的速度升到 300℃，在300℃保持16min； • 进样量：1µL； • 进样方式：不分流； • 进样时间：1min。
类别 名称 文件夹 工 具 剪刀 不锈钢勺 数量 1 1 2 单 位 个 把 个 备注 消 耗 品
单 位 包 包 盒 张 条 个 张 张 个 包 根 支
备注
封口袋 不干胶贴 标签 透明胶带 口罩 玻璃棒 油性签字笔
国家海洋局北海环境监测中心
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1
采样器具
样品采集工具的选择： • 操作简便易用 • 不造成污染 可采用的工具： • 滩涂样品：不锈钢勺 • 海面漂油：带长把的金属勺、网 • 极薄的油膜：吸附性材料、带水取样
油指纹谱图识别-积分
7 8 6 5 16 17 4 3 32 18 2 20 21 19 33 9 10 11 12 13 14 15 9 10
24.0
1 22 23 24 25 26 27 28
25.0
min
29
30
31
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
40.0
45.0
50.0
国家海洋局北海环境监测中心
质量控制措施
• 气相色谱基线稳定性 • 在分析样品前仪器应运行一段时间达到稳定。在分析样品 时还可以采取扣除基线的方法获得更好的分析数据。 • 质谱调谐 • 质谱调谐对于分析结果有显著影响，应在样品分析前进行 调谐，确认调谐各项结果均满足要求，再利用此调谐结果 进行样品分析。
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0 22.75 23.00 23.25 23.50 23.75 24.00 24.25 24.50 24.75 25.00 25.25 25.50 25.75 26.00 min
5.0 4.0 3.0 2.0 43.50 43.75 44.00 44.25 44.50 44.75 45.00 45.25 45.50
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质量控制措施
• 校准曲线 • 采用校准曲线法，若甾、萜烷类生物标志化合物标准物质 难以购买且浓度较低，也可采用单点校准法。校准浓度系 列的最低点略高于仪器检测能力，浓度范围应覆盖样品中 目标组分浓度范围。 • 加标回收 • 采取加标回收法或采用加入替代标准法进行回收率实验。 • 样品分析回收率宜控制在75%~120%。 • 空白实验 • 对整个分析过程进行空白实验，以避免干扰。
国家海洋局北海环境监测中心
质量控制措施
• 正构烷烃重组分信号强度检查 若分析中发现标准中最后一个正构烷烃组分响 应值下降到低于最初分析时的80%，应停止分析 ，对色谱柱进行老化处理以期修复，若不能修复 ，则考虑更换色谱柱。 • 空白实验 • 对整个分析过程进行空白实验，以避免干扰。
国家海洋局北海环境监测中心
(x1,000) 4.5 4.0 3.5
uV(x100,000) Chromatogram 10.0
3.0 2.5 2.0 1.5 1.0
9.0
8.0
7.0
0.5
6.0
46.5
47.0
47.5
48.0
48.5
49.0
49.5
50.0
50.5
5.0
(x100) 10.0 9.0 8.0 7.0 6.0
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标准的配置
• 内标配制：用氘代正二十四烷（C24D50）溶液作为正构烷烃定量用 内标，浓度为100μg/mL，溶剂为异辛烷；氘代三联苯溶液作为多 环芳烃定量用内标，浓度为10μg/mL，溶剂为甲苯；5α-雄甾烷、 17β(H),21β(H)-藿烷溶液作为甾、萜烷类生物标志化合物定量用 内标[17β(H),21β(H)-藿烷在低熟或未熟原油中有少量存在，对 此类原油进行鉴定时可不用此内标]，浓度为10μg/mL，溶剂为异 辛烷。 外标配制：将所购买的标准物质分别配制成浓度为100μg/mL的标 准储备液；加入相应的内标，多环芳烃需加入替代标准，分别配制 正构烷烃、多环芳烃、甾、萜烷类生物标志化合物混合标准曲线系 列，浓度为目标组分的最低浓度略高于仪器检测能力，浓度范围应 代表样品中组分的浓度范围；替代标准和内标的浓度为一定值，与 样品中所加的替代标准和内标浓度一致。
• 全面了解和分析溢油现场情况； • 确定溢油现场范围和可能的溢油漂移路径； • 保护溢油现场；
• 尽可能准确划定可疑溢油源范围；
• 确定采样方案； • 现场调查纪实、拍照或录像。
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1
采样原则
• 样品的代表性原则 采集的溢油样品应覆盖不同的溢油区域和风化状态；应采 集所有可能的可疑溢油源样品。 • 样品免受沾污原则 避免样品受到溢漏或储存环境、采样器具、样品容器及其 他可能的人为污染。 • 样品的法律有效性原则 所有采集的溢油样品宜具有至少两个采样人的签名，所有 采集的可疑溢油源样品应具有采样人和被采样人的签名， 样品在运输、传递、储存直至分析过程中应保证未受沾污 、破坏、更改、丢失。
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气相色谱/质谱仪分析条件
• 多环芳烃和甾、萜烷类生物标志化合物均采用气相色谱/质谱（GC/MS ）分析。在全扫描方式下扫描质谱图进行组分定性，用SIM方式进行 各组分的定量测定。毛细管色谱柱涂层为5%苯基、95%二甲基聚硅氧 烷，涂层厚度为0.25µm，内径为0.25 mm，长度为30m。 • 分析条件如下： • 载气：高纯氦气，1.0mL/min； • 进样方式：不分流； • 进样口温度：290℃； • 接口温度：280℃； • 离子源温度：230℃； • 升温程序：在50℃保持2min，以6℃/min的速度升到300℃，保持 16min。
油指纹分析鉴定技术
国家海洋局北海环境监测中心 2015年4月
国家海洋局北海环境监测中心
内容提要
1
海洋溢油的现场调查和样品采集
2
油指纹样品分析处理方法
3
油指纹谱图识别及诊断比值意义
4
环境风化对油指纹鉴定的影响
5
国家海洋局北海环境监测中心
溢油鉴定流程和鉴定结论
1
海洋溢油的现场调查和样品采集
• 依据标准： • 《海面溢油鉴别系统规范》 • 《海洋石油勘探开发原油样品采集技术规程》
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样品前处理
• 称取油样0.2克，溶于正己烷，定容至10 mL， 取油样200μL至进样瓶，同时加入500μL正己 烷， 100μL正构烷烃内标（100μg/mL）、 100μL甾、萜烷类内标（10μg/mL）和100μL 多环芳烃内标（10μg/mL），上机分析。部分 溢油样品是由吸油毡吸附采集，或者是很少量 油污，无法称量，这种情况下取适量样品溶于 正己烷，进行必要的脱水、离心或净化后直接 上机分析。
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1
采样原则
• 样品量 • 溢油样品采样量为10mL~100mL，可疑溢油源样品采样量 为50mL~100mL，样品量不足时，也应采集。 • 样品数 • 溢油事故发生后，应对所有存在嫌疑的溢油源立即取样， 以便确定责任方。 • 在船上、近岸设施或岸上设施的采样点采样时，每个采样 点应至少各取一个样品。 • 根据污染范围的大小和溢油的分布，确定采样点的间隔， 每个溢油区域，应至少取两个溢油样品。
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1
采样工具
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国家海洋局北海环境监测中心
油指纹样品分析处理方法
• 油指纹分析的主要仪器： 气相色谱仪 气相色谱-质谱联用仪 • 油指纹分析方法（色、质谱分析） 样品前处理 仪器分析 质量控制措施
m/z 234
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多环芳烃积分示意-二苯并噻吩系列
m/z 198
国家海洋局北海环境监测中心
m/z 212
国家海洋局北海环境监测中心
m/z 226
国家海洋局北海环境监测中心
多环芳烃积分示意-屈系列
m/z 242
国家海洋局北海环境监测中心
m/z 256
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• • • •
色谱的分离要求 n-C17和姥鲛烷、n-C18和植烷完全分离； 低成熟度17α (H) ,21β (H)-30升藿烷（22S）和（22R）差向立体异构体对应完全分开； 高成熟度样品24-乙基,5α (H) ,14β (H) ,17β (H)胆甾烷（20S）和（20R）峰高分离度不小于 40%。
55.0
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国家海洋局北海环境监测中心
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(x1,000) 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2
41.0
41.5
42.0
42.5
43.0
43.5
44.0
44.5
45.0
45.5
46.0
国家海洋局北海环境监测中心
主要选择离子
85 191 217 128，142，156，170，184 178，192，206，220，234 184，198，212，226 166，180，194，208 228，242，256，270 244，164，188，240，264 123 177 218 216 231
多环芳烃积分示意-芴系列
m/z 180
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m/z 194
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m/z 208
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多环芳烃积分示意-菲系列
m/z 192
国家海洋局北海环境监测中心
m/z 206
国家海洋局北海环境监测中心
m/z 220
国家海洋局北海环境监测中心
m/z 217
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多环芳烃积分示意-萘系列
m/z 142
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m/z 156
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m/z 170
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m/z 184
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Байду номын сангаас 1
采样器具
样品容器及样品箱
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1
样品箱
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类别
名称 纸巾 一次性手套 铝箔 表格（溢油、原油） 封口带
数量 1 1 1 若干 30 30 35 35 1 1 3 1
工具箱 • 制定工具详细列表，定期 检查补充 • 随时保证能满足多队采样 人员需求