随着海上石油开发和海洋运输业迅速发展，海洋石油污染越来越受到世界各国的重视。石油成分非常复杂，一旦进入环境，就会发生蒸发、溶解、生物降解[1]、光致氧化等现象，使石油的成分发生很大的变化，这就需要发展快速溢油鉴别方法。目前，用于海面溢油鉴别的方法主要是气相色谱法和气相色谱-质谱法(GC-MS)[2-4]，用于正构烷烃和生物标志物的分析。作为GC-MS的补充方法经典柱色谱法(简称EC法) [5]是石油烃族组成分析的主要方法，此外，一部分人采用液相色谱法(SY/T 0527-1993)对重油族组成进行分析[6]。但这两种方法具有分析时间长，溶剂耗费量大，实验过程中较多人为因素使分析结果的准确性受到不同程度的干扰，并影响长期从事该项分析工作人员的身体健康等缺点。
棒状薄层色谱/氢火焰离子化检测器(TLC/FID)是在薄层色谱法基础上发展起来的一种新的色谱技术，广泛应用于生物、医药、石油化工等领域[7-9]。TLC/FID具有简便、快速、污染少、费用低、试剂用量少等优点。目前, 有关棒状薄层色谱分析方法用于原油族组分分析的研究已有报道[10-11]，但文献报道的方法只能分离三个组分, 不能完全反映原油的化学特性。本文以重油为研究对象，比较了展开次数、展开剂的干燥方式、点样量对族组分分离的影响，优化了实验条件，并将建立的方法对不同来源的原油进行了分析。
IATROSCAN MK-6S型TLC/FID薄层色谱仪，DT-150展开槽，TK-8棒干燥箱，1 μL微量点样器，电子打火枪，以上设备皆购自日本IATRON分析仪器公司；KQ-400KDE型高功率数控超声波仪(昆山市超声仪器有限公司)；FA1104型电子天平(上海精天电子仪器厂)。
甲苯、正庚烷、石油醚(沸程30 ℃~60 ℃)、甲醇、正己烷均为色谱纯。
用10 mL的玻璃具塞离心管在分析天平上称取约0.5 g原油样，用甲苯稀释至刻度，置于超声波仪上超声数分钟。然后取完全溶解的油样，用甲苯稀释10倍，准备进行点样。
空气流量为2.0 L/min，氢气流量为160 mL/min，扫描速度为30 s/根。
每次启动扫描前应确定电压归零，基线平稳。
点样前，将准备使用的色谱棒安装在棒架上，每个棒架最多可以安10根色谱棒，然后连同架子一起放置在薄层色谱仪的检测区，设置扫描速度与棒号，启动“Normal Scan”开始扫描，在氢火焰约700 ℃的高温下，色谱棒上的有机物杂质均可被除去，色谱棒可被活化。在新棒使用之前以及旧棒长时间没有使用后，均须进行此步操作以活化色谱棒。
将色谱棒架置于点样板上，用微量点样器吸取配好的油样，在色谱棒的原点处点样，在前次所点的样品干后，再进行下一次点样，1 μL样品大约分10次点完，尽量保证样品在棒上扩散距离不超过1 mm，以提高分离效果。
一级展开：展开槽中加入70 mL正庚烷作为一级展开剂，将点样后的色谱棒置于展开槽中展开，取出晾干。
二级展开：展开槽中加入70 mL甲苯与甲醇混合溶液作为二级展开剂，将晾干后的色谱棒置于此槽中展开，取出晾干。
三级展开：展开槽中加入70 mL二氯甲烷与甲醇混合溶液作为三级展开剂，将晾干后的色谱棒置于此槽中展开，取出晾干。
将展开干燥后的色谱棒连架一起安放在薄层色谱仪的检测区，调整空气与氢气流量，设定扫描速度与棒号，电压归零，基线平稳后，启动“Normal Scan”，氢火焰开始沿棒扫描，同时连接工作站以记录数据，得到各油样的色谱图。
棒状薄层色谱分析的关键步骤是样品的展开，不同的展开剂、不同溶剂的比例及展开次数将直接影响到实验结果。本文比较了不同展开次数对原油族组分分离的影响(图 1)，从图 1中可以直观地看到，当样品只经过一次展开后，石油的组分只能分离出饱和烃、芳香烃，胶质和沥青根本分不开；经过二次展开后，胶质和沥青混合物进一步从样品中分离，保留时间变小，与某些文献报道的结果一致[10]，这就需要采用不同极性的展开剂进行第三次展开。样品在经过第三次展开后，胶质和沥青完全分离，原油的四个组分完全地分离开，分离度较好，所得的峰型对称，完全满足原油族组分分析的要求。因此，本方法确定为三次展开。
棒状薄层色谱分析过程中，在每一次展开结束后，都需要将展开剂吹干，才能进行下一次的展开，因此展开剂的吹干方式是影响分析结果的重要因素之一。本文比较了展开剂不同吹干方式，如室温氮吹、加热温度70 ℃、60 ℃、54 ℃对分析结果的影响，分析结果如表 1所示。从表 1中可以看出，展开剂不同的吹干方式对原油的分析结果影响很大，尤其是芳香烃组分含量变化很大，最高值和最低值相差14.06%，随着吹干温度的降低，芳香烃的含量增加，室温氮吹条件下最高，高达54.45%，芳香烃组分是对热非常敏感的一类化合物，不同的吹干温度会对其造成不同的损失，室温氮吹条件比较温和，使芳香烃组分的损失最小，因此展开剂的最佳吹干条件为室温氮吹。
棒状薄层色谱是在薄层色谱的基础上发展起来的一项分析技术，棒上的涂层有一定的载样量，点样量过大会导致各色谱峰重叠，结果很差。一般来说，一个色谱棒可以重复利用50次，如果一次分析样品浓度过大，一部分样品会残留在涂层上，将直接影响到色谱棒的使用寿命，反之，将检测不到结果。因此，点样量是影响分析结果的重要因素之一。本文比较了不同点样量2.5 mg/ml、5 mg/ml、10 mg/ml、25 mg/ml对原油分析结果的影响(图 2)。从图 2中可以看出，当点样量为2.5 mg/ml时，噪音很大，各组分信号不是非常明显，当点样量为25 mg/ml，虽然各组分分离效果很好，但是色谱棒上的点样点明显留有样品残留痕迹，样品的浓度超过了色谱棒的载荷，影响到使用寿命。当点样量在5 mg/ml、10 mg/ml时，各色谱峰分离效果理想、峰型良好，色谱棒的点样点也没有样品残留的痕迹，因此确定最佳点样量在5 mg/ml~10 mg/ml之间。
在最佳条件下，将同一个油样进行5次重复进样分析，测得谱图中饱和烃峰的峰面积和保留时间，分别计算其标准偏差，得到峰面积和保留时间的RSD值分别是3.54%和2.57%，表明仪器精密度良好。
精密称取同一油样品五份，分别按1.3处理方法制成样品溶液，点样展开后，按照1.4的工作条件进样测定，每份进样两次，测得五份样品的饱和烃平均峰面积和平均保留时间，并计算标准偏差，峰面积和保留时间的RSD值分别为3.23%和4.15%，表明该方法重现性良好。
将一个油样品溶液按照最佳条件，分别在0、2 h、4 h、6 h、8 h、20 h、24 h时进样测定，结果显示样品溶液中饱和烃在24 h内峰面积和保留时间无明显变化，油样品中峰面积和保留时间的RSD值分别为5.66%和4.78%，说明样品溶液在24 h内化学性质稳定。
本文将发展的方法应用到不同来源原油，其中4个是不同国家与地区的进口商品油，4个是东营不同站点采集的国产油，每个样品进样检测三次，得到了各油样的色谱图，每种油样的图都得到了四个峰，分别是饱和烃、芳烃、胶质和沥青，按照各峰峰面积所占比例计算四种成分的含量(结果见表 2)。由表 2中的数据可知，国产油中胶质的含量明显高于国外商品油，这与国产油倾点高、颜色深、更粘稠的特点相符。与之相应的，国外商品油的烃族含量则明显高于国产油。
TLC/FID分析法的最大优点是快速、环境污染少、耗样量低，可以给出原油极性、非极性组分分析结果，弥补了传统GC-MS法不能分析胶质和沥青的缺憾。本文建立的方法是经典原油分析方法GC-MS法良好的补充方法。
本文建立TLC/FID分析原油族组分的方法具有简便、快速、污染少、费用低、试剂用量少等优点，是经典原油分析方法GC-MS法良好的补充方法。
2011, Vol. 40 Issue (2): 201-203,222
2011, Vol. 40 Issue (2): 201-203,222