中石大(北京)马杰团队: 环境法医新工具-炼油厂地下水指纹技术

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（来源：生态修复网）

研究背景

目前，在石油污染场地的环境法医调查中，溯源工作主要依赖于对泄漏浮油的化学“指纹”进行分析。然而，该方法高度依赖于能否获取未严重风化的浮油样本。在实际场地中，尤其当泄漏历史久远或浮油已广泛溶解后，常面临代表性样本不易获取的困境，限制了传统技术的应用。

鉴于上述瓶颈，地下水化学指纹技术则展现出样本易得的独特优势。该技术旨在通过分析溶解于地下水中的石油烃组分来追溯污染源。理论上，从浮油中溶解进入水相的化合物，其组成应保留源油的部分特征信息。然而，溶解烃类在含水层中迁移时，会持续经历挥发、吸附及生物降解等自然衰减过程，这些作用会选择性改变其分子组成，导致原始指纹信息被“改造”甚至“湮没”。 因此，评估该技术可靠性的核心，在于阐明一个关键科学问题：地下水化学指纹在多大程度上、以及在何种水文地球化学条件下，能够可靠地保留并反映源油的组成特征？

为回答这一问题，本研究选取一个运营中的炼油厂罐区，同步采集了浮油、其正下方地下水（油下水）及下游纯净地下水（纯地下水）系列样本。通过综合运用全油扫描、挥发性组分分析、诊断比率与统计相关性分析，本研究系统刻画了化学指纹从浮油相溶解进入地下水过程中的变化规律，并揭示了溶解烃在迁移过程中指纹特征的改造程度。

本研究旨在为地下水指纹技术的可靠性与适用条件建立坚实的实证基础，从而推动其从一种潜在方法发展成为一项可靠的环境法医工具。该成果以“Fingerprinting of dissolved constituents in groundwater at an operating refinery” (《在产炼油厂地下水中溶解组分的指纹识别》) 为题，发表于学术期刊 Environmental Science Processes & Impacts。

研究亮点

亮点一

地下水化学指纹主要受浮油中高溶解度组分的控制。即使浮油样本在整体组成上差异显著，只要其高溶解度组分相似，其下方的地下水就会表现出高度相似的化学指纹。

• Fig. 1 Full-scan chromatograms of (a) whole oil of floating oil samples, (b) volatile constituents of floating oil samples, and (c) volatile constituents of groundwater samples beneath floating oil.

亮点二

油下水以芳烃为主导，而经过迁移和自然衰减后的纯地下水则以环烷烃和异构烷烃为主。

• Fig. 2 Concentration and relative content of hydrocarbon group-type in groundwater samples beneath floating oil. Olefins were not detected.

• Fig. 3 Concentration and relative content of hydrocarbon group-type in pure groundwater samples. Olefins were not detected.

亮点三

油下水能有效保留浮油的化学特征，适用于污染溯源；而纯地下水与浮油化学成分则差异显著，无法作为可靠的溯源证据。这表明，直接接触或极靠近污染源的“附近”地下水样品才具有溯源价值，且此“附近”范围高度依赖于场地特定条件。

• Table 1.The comparative ratios of diagnostic ratios in the floating oil and those in the groundwater beneath floating oil.

• Table 2.The results of correlation analysis based on concentrations of dissolved organic constituents.

论文信息

• Fingerprinting of dissolved constituents in groundwater at an operating refinery

  Jiuhao Song, Wang Yu, Wei Zhou, Jiayi An, Keyu Duan, Junjie Guan and Jie Ma*

  Environ. Sci.: Processes Impacts, 2025, 27, 3521-3533https://doi.org/10.1039/D5EM00172B

相关期刊

A multidisciplinary journal for the environmental chemical sciences

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Environ. Sci.: Process. Impacts

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• Weihua Song (宋卫华)

  复旦大学

* 2024 Journal Citation Reports (Clarivate, 2025)

† CiteScore 2024 by Elsevier

‡ 中位数，仅统计进入同行评审阶段的稿件

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