原油中多環(huán)芳烴的熒光光譜實驗及量子化學理論計算研究.pdf

1、溢油事故嚴重危害著海洋環(huán)境和人類健康生活，熒光光譜技術是主要溢油指紋鑒別技術之一。多環(huán)芳烴是原油的主要成分，熒光光譜活性較強，且其在不同的原油中有不同的組成比例，在熒光鑒別油種中起到重要作用。
　　 本文以原油和原油中的主要熒光光譜活性成分多環(huán)芳烴為主要研究對象，進行相關的熒光光譜實驗和理論計算研究，為熒光光譜在溢油鑒別中的應用提供理論指導，以期提高基于熒光光譜的溢油油種鑒別的識別能力。
　　 實驗方面，在總結前人的多環(huán)

2、芳烴熒光光譜實驗及原油油種的熒光光譜鑒別技術的基礎上，進行了多環(huán)芳烴的同步熒光光譜研究，得出多環(huán)芳烴的熒光特性與結構、濃度的大小等都有影響；提出了在較低非線性濃度范圍內采集溢油嫌疑樣品的同步熒光光譜，獲取其訓練樣本集，利用主成分分析法提取其特征光譜，結合徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡對肇事樣本和嫌疑樣本進行模式識別的方法。通過對相近油源原油樣品分類識別研究表明：該方法僅需單次對肇事樣本同步光譜的測量，再借助數(shù)據(jù)分析，就可以很好的區(qū)分相近油源的溢油樣

3、品，外擾對識別率的影響也不大。RBF神經(jīng)網(wǎng)絡算法識別率在92％左右。該結論對海洋環(huán)境中溢油的實時檢測及油指紋數(shù)據(jù)信息庫的建立有重要意義。
　　 理論上，本文應用Gaussian03量子化學程序對多環(huán)芳烴熒光光譜進行了研究，選擇Hartree-Fock方法和6-31+g(d，p)基組，利用CIS計算激發(fā)態(tài)，計算了多環(huán)芳烴的吸收光譜和發(fā)射光譜，得出多環(huán)芳烴的吸收光譜和發(fā)射光譜與其結構、前線軌道、偶極矩都有關系，研究了環(huán)數(shù)、排列方式、

4、取代基對多環(huán)芳烴特征光譜的影響。當用不同波長的光照射多環(huán)芳烴分子的時候，受結構影響其光譜形狀與激發(fā)光沒有關系，但是強度卻隨激發(fā)波長的不同而變化，當激發(fā)波長固定在最大峰位處，得到的熒光光譜的強度也就最大，可以根據(jù)不同多環(huán)芳烴分子的特征波長和峰值來鑒別多環(huán)芳烴。并且就實驗與理論計算的結果進行了比較，理論相比實驗同樣可以得出相對準確的結果，避免了實驗的繁瑣和浪費，且理論計算的熒光光譜可以擬合混合物發(fā)射光譜，理論同實驗整體上對比，可以定性地解釋

5、實驗結果，為實驗機理解釋提供支持。同時考慮了溶劑效應對多環(huán)芳烴的熒光光譜的影響，通過計算得到，添加溶劑效應后，多環(huán)芳烴分子的熒光波長都有所增加，躍遷強度也明顯加強，計算結果與實驗結果更接近。通過對幾種不同溶劑的比較，同一物質在不同的溶劑中，熒光光譜的位置和強度都有差別。但同一芳烴在不同的溶劑中光譜變化不大，且通過對不同多環(huán)芳烴加入環(huán)己烷和水的溶劑效應，得出兩者對多環(huán)芳烴熒光光譜特征影響很小，在實驗過程中基本不影響實驗結果，為溢油識別奠定