《海洋乳化溢油的偏振光學特性及演化規律研究》是依託中國海洋大學，由欒曉寧擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：海洋乳化溢油的偏振光學特性及演化規律研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：欒曉寧
- 依託單位：中國海洋大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
乳化溢油在海洋溢油總量中所占的比重很高，是海洋溢油的一種重要存在形態，而乳化過程顯著改變了原始溢油的性質和形態，給污染物探測識別帶來很大難度。雷射誘導螢光技術是解決這一難題的理想選擇，而利用雷射回波和誘導螢光的偏振光學特性，可以獲取目標物更加豐富的結構和組分信息。本課題擬採用偏振光學探測手段對海洋溢油的乳化類型和乳化過程進行研究，建立基於偏振光學特性的海洋乳化溢油特徵資料庫，以提高乳化溢油的探測識別能力。主要研究內容包括：（1）“油包水”型乳化物的偏振光學特性研究；（2）“水包油”型乳化物的偏振光學特性研究；（3）建立基於偏振光學特性的乳化溢油特徵資料庫。
結題摘要
近年來，隨著全球範圍內石油海運數量的持續增長和海洋油氣資源開發規模的不斷擴大，海洋重特大溢油事故頻發，對海洋生態環境構成嚴重威脅。在目前海洋溢油監測手段中，基於雷射誘導螢光技術的海洋雷射螢光雷達是最具發展前景的一種。然而在針對海洋溢油這種成分複雜、光譜特徵多變的混合物進行探測時，由於不同螢光組分光譜回響的非線性疊加，導致螢光光譜缺乏清晰明確的光譜特徵，而自然水體中的CDOM、葉綠素等常見螢光活性物質也會對海洋溢油螢光探測造成干擾和影響。石油進入海洋環境後，受風浪、海流等因素持續影響，會吸收大量海水並發生乳化凝聚，形成溢油乳化物。乳化過程顯著改變了原始溢油的性質和狀態，給污染物的雷射誘導螢光探測識別又增加了極大難度。針對上述問題，本項目從“自然水體本底螢光干擾排除”和“提高針對不同類型溢油乳化物分類能力”兩方面入手，圍繞海洋溢油雷射誘導螢光光譜偏振特性開展了一系列實驗研究。研究結果表明，當採用線偏振光作為激發源時，自然水體中的CDOM和葉綠素等螢光干擾物質發出的螢光均沒有偏振性質，而模擬溢油樣品以及不同類型的溢油乳化物受激發射的螢光都具有比較顯著的偏振特性，且即使是產自相同油田相鄰井區的原油樣品，彼此間在螢光光譜退偏係數、正交偏振度以及偏振度隨波長的回響性質方面也都存在著明顯差異；不同類型溢油污染物線上偏振光激發下的誘導螢光光譜正交偏振特性及彼此間差異最顯著；採用相同溢油樣品製備的“油包水”和“水包油”型乳化物誘導螢光的正交偏振特性差異明顯，其中，“油包水”型乳化物隨含水率的增高，其螢光正交偏振度逐漸增大，且明顯超過初始原油樣品，而“水包油”型乳化物隨濃度降低，螢光正交偏振性質逐漸減弱。因此，基於本項目的研究成果，可以賦予海洋溢油雷射螢光感測器根據螢光回波信號的偏振性質判斷待測目標物是否為溢油污染物，污染物類型狀態以及乳化類型的能力。
