沉积岩中总有机碳测定的自动预处理方法

总有机碳(TOC)是衡量烃源岩有机质丰度的首要指标,实现其高效准确测定具有重要的现实意义。在TOC整体测试流程中,用稀盐酸去除无机碳的样品预处理过程目前主要采用手动法进行,存在周期长、氯化物残留等问题,成为制约整体测试效率的首要因素。学者们研究了溶样时间、溶样温度、离心洗样等对TOC测定值的影响,但尚未形成系统的预处理方法,预处理效率也未得到实质性改善。本文利用自主研制的有机碳自动预处理仪建立了两种自动预处理方法;根据国家标准 《沉积岩中总有机碳的测定》(GB/T 19145—2022)规定的预处理流程,采用多种岩性、不同TOC水平的国家标准物质和质量控制样品对这两种预处理方法进行了方法验证;并进一步分析了自动预处理方法的优势。结果表明,两种自动预处理的方法回收率总体为96.23%～102.12%,相对标准偏差为0.37%～3.23%,满足标准规定的数据准确性、重复性和再现性要求,数据质量较手动法得到进一步提升;自动预处理法的预处理时长大幅缩短至4～6h/批,提高了测试效率;氯离子活度对洗样次数的变化更为敏感,且可监测并有效降低样品中氯化物的残留量,建议作为洗样终点的定量监测指标。建立的两种自动预处理方法可替代手动法进行TOC测试的样品预处理,在保障数据质量和测试效率的前提下又可解放人力,使总有机碳的测试能力得以显著提升。     

鹤庆钻孔沉积物总有机碳、氮含量测定的前处理方法及其环境意义

湖泊沉积物中的总有机碳含量(TOC)、总有机氮含量(TN)和碳氮比值(C/N)已被广泛应用于第四纪湖泊古环境研究中。对湖泊沉积物样品进行TOC和TN测定前, 首先要有效去除沉积物中的无机碳酸盐, 同时较好地保留有机质组分, 才能使实验结果较准确地反映古气候环境的变化。选取鹤庆钻孔不同深度的不同岩性样品, 分别进行粒度、盐酸浓度、洗除残留酸方法等对去除碳酸盐和总有机碳测定结果影响的前处理条件实验, 根据测得的TOC、TN和C/N, 结合总无机碳酸盐含量(TIC), 确定了鹤庆钻孔沉积物有机碳含量测定的前处理方法:室温条件下, 将磨得足够细(无需过筛处理)的样品与足量浓度为2mol/L盐酸充分反应24小时, 期间超声震荡3次, 采用离心加速沉淀的方法清洗酸处理样品至中性, 烘干, 研磨均匀上机测定。结果显示, 该流程可有效去除沉积物中的无机碳酸盐, 测得的TOC、TN数值具有很好的稳定性和可重复性。在此基础上测定了鹤庆钻孔沉积物样品的TOC、C/N和TIC, 它们间存在很好的正相关关系, 指示了西南季风强度的变化。      

土壤中总有机碳环境标准样品研制

土壤环境标准样品是土壤生态环境监测质量控制的重要技术工具.目前,土壤中总有机碳环境标准样品仍为中国环境标准样品体系的空缺,特别是配套燃烧氧化-非分散红外法的土壤标准样品一直未曾问世.本文以有机碳含量较高的农用地土壤为原材料,经干燥、研磨、混匀、装瓶、灭菌等加工步骤,制备获得土壤中总有机碳环境标准样品.分层随机抽取10瓶...     

海相高演化烃源岩总有机碳恢复系数研究

在5000余块海相烃源岩样品筛选结果的基础上, 根据90余块不同类型未成熟-成熟烃源岩的加水热压模拟实验结果, 并与自然演化剖面相结合, 对烃源岩有机质的变化规律及其恢复系数进行研究.海相优质烃源岩在未成熟-低成熟阶段(R_o < 0.8%) TOC (totalorganiccarbon) 变化不明显, 在成熟阶段中晚期TOC_残余随成熟度增加逐渐降低, 到高成熟-过成熟阶段变化又不明显.高成熟-过成熟优质烃源岩TOC_原始一般Ⅰ型最高降低40%, 恢复系数1.68;Ⅱ₁型最高降低32%, 恢复系数1.48;Ⅱ₂型最高降低24%, 恢复系数1.32.低有机质烃源岩(一般指0.3% < TOC < 1%) 随TOC变低, 降低幅度和恢复系数均逐渐变小, 当0.3% < TOC < 0.5%时, TOC_原始恢复系数约1.2, 当TOC < 0.3%时, TOC_原始恢复系数接近1, 可以不进行恢复.固体沥青和高有机质页岩(TOC > 30%) TOC_原始高成熟-过成熟阶段也不需要进行恢复.海相烃源岩(0.3% < TOC < 30%) 自然剖面生烃潜量的减少和模拟生排烃量的增加与TOC_残余的减少相吻合.      

气相色谱法测定岩矿中有机碳无机碳及石墨碳

介绍了测定岩矿样品中不同形态碳的方法。样品中加入ＭｎＯ２作氧化剂，在气相色谱仪内热解，测定结果是总碳。有机碳、石墨碳是由样品分别除去碳酸盐碳、碳酸盐碳与有机碳后，按总碳测定法测出。无机碳（碳酸盐碳）是在气相色谱仪密封系统内加酸分解碳酸盐，不用附加系统分离Ｈ２Ｏ与ＣＯ２，直接经色谱柱分离测定。也可分别测定总碳、有机碳或无机碳，用差减法计算无机碳或有机碳。     

气相色谱法测定岩矿试样中有机碳的研究

本文研究了化学氧化、气相色谱法测定岩矿试样中有机碳的转化机理、转化温度、转化时间以及试样中能产生二氧化碳气体的碳酸盐成分的消除等条件，解决了化学处理与仪器测定的衔接问题。所建立的方法具有灵敏度高、准确度好、操作简单、快速等优点，适用于岩矿、水系沉积物等试样中有机碳的测定。     

铀矿地质样品中有机碳的测定

用盐酸预处理岩矿样品以驱除样品中的碳酸盐碳;滤出酸不溶物并洗净,待干燥后置入900-1000℃的管式炉中,在富氧气流中灼烧,有机碳被氧化成CO2由烧碱石棉吸收后称重,根据烧碱石棉管的增重计算有机碳的含量。对含有机碳为0．23％的样品进行10次测定,标准偏差为0．0116％,变异系数为5．04％。     

有机碳和有机分子碳同位素的地球化学意义

有机碳和有机分子碳同位素组成的研究不仅在沉积地层对比，油－油，油－源对比研究方向发挥了独特作用，而且在古气候，古环境研究方面更具有广阔的应用剪影。开展对全球气候变化及全球碳循环有重要意义的有机碳碳同位素组成及分布研究和对生物演化，恢复古生态，古环境有重要意义的化石及沉积物中有机分子的碳同位素成及分布研究已势在必行。     

高盐溶液样品的总有机碳分析

通常需要进行总有机碳（TOC）分析的样品种类很多。除废水和地表水外，很多时候也要测量海水中TOC的含量。与其他样品不同的是，海水的基体中含盐量非常高。另外，在化学工业、垃圾处理、电镀行业等样品分析中，样品的含盐量也很高。过高的盐含量易使TOC分析仪中的催化剂（一般是Pt催化剂）受到污染。德国耶拿分析仪器股份公司研制的Multi N／C系列TOC分析仪采用氧化铈（CeO）催化剂，有效地解决了这一问题，测试结果的重现性极佳。     

灼烧法中有机质与总有机碳换算关系的重建及其在页岩分析中的应用

有机质与总有机碳(TOC)的换算关系为wo=1.724×wTOC,难以满足当前页岩气开发的现场测定要求,需要作出修正。本文以鄂尔多斯盆地南部页岩样品为研究对象,在传统灼烧法基础上,采用X射线荧光光谱仪测定页岩组成,得出影响烧失量的因素;用热重-差热仪研究页岩灼烧情况,确定了无机盐不分解而有机质分解的最佳灼烧温度和时间。通过线性拟合灼烧法测得的有机质含量与仪器法测得的有机碳含量间的换算关系,建立了一种通过测定烧失量来换算总有机碳含量的新方法。在页岩最佳灼烧温度480℃,灼烧时间1.5 h条件下线性拟合建立了两种新的换算关系,获得TOC测定值与仪器法的标准值相对误差分别为1.691%、0.486%,检出限分别为0.41%、1.60%。综合它们的优缺点,可将测定页岩类样品的换算关系重建为wo=2.125×wTOC。重建的方法通过严格控制灼烧温度,解决了传统灼烧法中烧失量因无机盐高温分解造成有机质代表性不足的问题,可用于精确测定页岩中的有机质或有机碳含量。     

基于改进雨林模糊神经网络模型的页岩储层总有机碳含量评价方法

由于采用常规测井曲线评价页岩储层总有机碳含量的精度不高,泛化能力不强,需要大量样本。针对这些问题,改 进了神经网络算法,以增加模型的预测能力。利用模糊系统优化细胞神经网络结构,以增强其逻辑推理能力,提高其对模 糊数据的敏感性;选择能有效避免“虚拟碰撞”的雨林算法,并针对其存在的缺陷进行改进;利用改进雨林优化算法对网 络的初始权值阈值进行优化,避免网络陷入局部极小。分析测井特征曲线的物理意义,选择密度测井曲线与自然伽马能谱 测井曲线作为网络的输入,以总有机碳含量作为输出,通过70块岩心样本网络学习与26块岩心样本预测,证明了新网络模 型的优越性。结果表明,新模型回判将相对误差从23.189%减小到17.185%,预测相对误差由52.421%减小到15.158%,具 有更强的学习能力与泛化能力,更适用于页岩储层总有机质含量的测井评价。     

甘南郎木寺中全新世泥炭总有机碳和脂类分子化合物的组合特征

根据青藏高原东北部甘肃南部郎木寺泥炭总有机碳含量的时间序列,重建了该区7.3～4.0kaB.P.（中全新世）期间气候演变的历史,其中较为显著的变冷事件分别集中在6.8cal.kaB.P.,5.0cal.kaB.P.和4.3cal.kaB.P.。同时分析了3个不同深度的泥炭脂类分子化合物。结果表明,正构烷烃和直链烷基-2-酮都由长链组分所构成,具有明显的奇碳优势和很高的碳优势指数值（CPI>5）表明,这些长链组分来自草本高等植物。样品中还检出脂肪酸甲酯系列,也以长链组分为主,可能是沉积早期生物地球化学作用的产物。异构烯烃的存在及菲系列化合物低的甲基菲指数（MPI）和镜质体反射率（Rc）值,说明样品受成岩作用的影响很小而且几乎没有遭受现代的污染,即泥炭保存完好,各个指标可以真实反映泥炭的组成、性质及其形成时的环境条件。根据总有机碳含量的时间序列和不同阶段样品中的脂类分子化石的组合特征,探讨了各阶段气候和植被的演化特征。     

高演化烃源岩岩石热解和总有机碳标准物质研制

南方下古生界海相页岩是我国页岩气勘探开发的重点地层,普遍具有时代老,热演化程度高的地质特征。已有基于常规测试条件制备的岩石热解及总有机碳分析标准物质无法满足此类高演化样品分析的需求,一定程度上制约了页岩气勘探开发进度。研究采集贵州织金龙潭组的泥岩及煤样,按照国家一级标准物质研制标准和规范,研制2件高演化烃源岩标准物质(编号为GBW07499和GBW07500),定值指标S₂、T_max和TOC。经均匀性检验,三个指标的F值均小于临界值F_0.05(v₁, v₂),样品单元间均无显著性差异,均匀性良好。经两年时间考察室温条件下特性量值S₂、T_max和TOC的变化趋势,结果表明拟合直线斜率■,稳定性良好。经多家权威实验室联合定值,全部定值分析数据符合正态和近似正态分布,且等精度,给出认定值和不确定度分别为:S₂为1.09±0.10mg/g,T_max为633±3℃,TOC为26.8%±1.3%;S     

氧化燃烧—气相色谱法测定土壤中的有机碳含量

土壤有机碳作为多目标区域地球化学调查中必须分析的元素,其含量高低影响其他元素在土壤中的迁移和转化过程,是评价土壤质量的重要指标。传统测定土壤有机碳的方法包括了重铬酸钾氧化法和燃烧法等,但前者在实际应用中操作繁琐复杂,对环境也有一定的污染。本文主要采用磷酸(H₃PO₄)对土壤进行前处理,去除无机碳干扰,再详细探讨了分析仪器工作过程中的最佳条件,包括氧化炉温度、加氧量、氧气压力以及载气压力等,综合建立并优化了使用氧化燃烧—气相色谱法直接固体进样测定土壤中的总有机碳含量的分析方法。实验结果表明,校准曲线相关系数R²良好,达到0.999 9,检出限为0.012%。经国家一级土壤成分分析标准物质验证,测定值与认定值吻合,精密度(RSD,n=12)范围为1.10%～4.11%。该方法分析效率高,操作简单,适用于不同类型、含量的土壤样品有机碳测定。     

土壤中有机碳含量对三氯乙烯的吸附影响实验

采用某地区土壤样品,利用批实验的方法,研究不同有机碳含量的土壤样品对三氯乙烯(TCE) 的吸附行为.研究表明,土壤样品中,由于有机碳含量不同,有机污染物三氯乙烯(TEC)的吸附量不同,存在有机碳含量的阈值区间(foc*).最小foc*=0.702%,最大foc*=1.831%,当foc<0.702%时,TCE吸附量随土壤样品的有机碳含量变化较小,基本不随foc变化而发生较大变化;在0.702%1.831%时,TCE吸附量随土壤样品的有机碳含量变化又变得平缓,基本上又不随foc升高而发生较大的变化.     

基于贝叶斯判别的页岩气储层总有机碳含量分类预测方法

页岩气属于非常规能源,储量非常丰富,主要赋存于富有机质泥页岩及其夹层中。总有机碳（TOC）含量是页岩气储层评价的重要参数之一,综合利用富有机质泥页岩的典型测井响应特征,提出利用测井曲线预测TOC分类,进而识别富有机质泥页岩的方法,并以江苏南京汤地1井为例,通过相关性分析优选出自然伽马、深侧向电阻率、中子孔隙度、自然电位4个测井参数,建立了总有机碳含量的贝叶斯自动判别分类模型。实际资料的处理结果显示,样品回判正确率为71.43%,表明该方法可有效弥补实验室测定总有机碳含量的不足,能够快速评价富有机质泥页岩层段。     

中国陆相油页岩含油率与总有机碳的响应机理

为了建立稳定可靠的利用油页岩总有机碳预测含油率的模型,揭示中国陆相不同成因类型油页岩含油率与总有机碳的内在关系极其重要。通过不同类型盆地油页岩钻井取心测试的关键参数,结合沉积学、有机地球化学、热模拟等学科技术,探讨油页岩含油率与总有机碳的响应机理。结果表明：不同盆地类型与沉积背景下发育的油页岩含油率与总有机碳质量分数均呈现良好的正相关性（R²=0.81~0.97）;中国陆相油页岩的成因类型进一步划分为5种类型,制约着含油率与总有机碳的内在关系;油页岩的升温加热模拟呈现3个失重阶段（温度<150、300~550、600~750℃）,明确了含油率与总有机碳参数的物理意义;相同类型盆地与沉积背景下形成的油页岩具有相近的母质生源组合,从而具有大致相当的再生烃效率。中国陆相油页岩成因类型的细划、含油率与总有机碳物理意义的明确、油页岩再生烃能力的分析,有助于理解中国陆相油页岩含油率与总有机碳的内在响应关系。