Análise Química de Frações Acomodadas em Água de Derramamentos de Petróleo Bruto Usando TIMS-FT-ICR MS
Summary
A fracção da acomodados água de baixa energia (LEWAF) de petróleo bruto é um sistema difícil de analisar, porque ao longo do tempo, essa mistura complexa sofre transformações químicas. Este protocolo ilustra métodos para a preparação da amostra LEWAF e para a realização de foto-irradiação e análise química por preso mobilidade iónica espectrometria de FT-ICR-MS.
Abstract
Vários processos químicos controlar a forma como o petróleo bruto é incorporada água do mar e também as reações químicas que ocorrem fora do tempo estipulado. Estudando este sistema exige uma preparação cuidadosa da amostra, a fim de replicar com precisão a formação natural da fracção acomodados-água que ocorre na natureza. frações acomodados em água de baixa energia (LEWAF) são cuidadosamente preparada pela mistura de petróleo bruto e água numa proporção set. Aspirador frascos são, então, irradiados, e em conjunto pontos de tempo, a água é amostrado e extraiu-se usando técnicas padrão. Um segundo desafio é a caracterização representativa da amostra, a qual deve ter em consideração as alterações químicas que ocorrem ao longo do tempo. Uma análise orientada de a fracção aromática do LEWAF pode ser realizada utilizando uma fonte de ionização à pressão atmosférica laser acoplado a uma mobilidade de iões aprisionado-construído sob encomenda espectrometria-transformada de Fourier de iões de espectrómetro de massa de ressonância de ciclotrão (TIMS-FT-ICR MS). A análise TIMS-FT-ICR MS proporciona mobilidade iônica de alta resolução e ultra-alta resolução análise de MS, que permitem ainda a identificação dos componentes isoméricos por seus cortes transversais de colisão (CCS) e fórmula química. Os resultados mostram que à medida que a mistura óleo-água é exposta à luz, não é significativa foto-solubilização da superfície do óleo na água. Ao longo do tempo, a transformação química das moléculas solubilizadas tem lugar, com uma diminuição no número de isolamentos de azoto e espécies que contêm enxofre em favor daquelas com um maior teor de oxigénio que foram tipicamente observadas no óleo de base.
Introduction
Existem inúmeras fontes de exposição ambiental ao petróleo bruto, tanto por causas naturais e da exposição antropogênica. Após a libertação para o ambiente, particularmente no mar, o petróleo bruto pode ser submetida a partição, com a formação de uma mancha de óleo na superfície, uma perda de componentes voláteis para a atmosfera, e sedimentação. No entanto, uma mistura de baixa energia do óleo fracamente solúveis e a água ocorrer, e esta mistura, a qual não é solubilizado classicamente, forma o que é referido como a fracção acomodados em água de baixa energia (LEWAF). A solubilização dos componentes do óleo na água é tipicamente melhorada durante a exposição da interface óleo-água, à radiação solar. Esta foto-solubilização do petróleo bruto no oceano pode sofrer alterações químicas significativas, devido a esta exposição à radiação solar e / ou devido à degradação enzimática 1, 2. Compreender estas mudanças químicas e como ocorrem na presença de grandes quantidades da matriz (isto é, o óleo em bruto) é fundamental para mitigar os efeitos desta exposição tem sobre o meio ambiente.
Estudos anteriores demonstraram que o óleo bruto é submetido a oxigenação, especialmente os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAP), que representam uma fonte altamente tóxicos de contaminação que prejudica os organismos, sofre bio-acumulação, e é bioativo 3, 5, 6. Compreendendo os produtos dos diferentes processos de oxigenação é um desafio porque ocorrem apenas na presença da matriz de grandes quantidades. Portanto, uma única análise, padrão podem não ser representativos das mudanças que ocorrem na natureza. A preparação do LEWAF deve replicar os processos naturais que ocorrem em um cenário ambiental. De particular interesse é a oxigenação de HAP, que ocorre devido à radiação solar.
t "> A segunda desafio no estudo da fracção acomodados em água é a identificação molecular dos diferentes constituintes químicos na amostra. Devido à complexidade da amostra, causada pela sua elevada massa e o grau de oxigénio, os produtos de oxigenação são normalmente inadequados para a análise tradicional levada a cabo por cromatografia de gás combinada com análise de eM 7, 8. Uma abordagem alternativa é a caracterizar as alterações na fórmula química da amostra, utilizando técnicas de MS ultra-massa de alta resolução (por exemplo, FT-ICR MS ). ao acoplar TIMS para FT-ICR MS, para além da separação isobárica no domínio MS, a espectrometria de mobilidade de iões (IMS) dimensão proporciona a separação e a informação característica para os diferentes isómeros presentes na amostra 9, 10, 11. combinado com um laser de pressão atmosféricafonte de ionização (APLI), a análise pode ser selectiva para as moléculas de conjugados encontradas na amostra, permitindo que as alterações que se submetem os HAP ser caracterizado com precisão 12, 13.Neste trabalho, nós descrevemos um protocolo para a preparação de LEWAFs expostos a foto-irradiação, a fim de estudar os processos de transformação dos componentes do petróleo. Nós também ilustram as alterações que ocorrem mediante foto-irradiação, bem como o procedimento para a extracção da amostra. Nós também apresentará a utilização de APLI com TIMS juntamente com FT-ICR MS para caracterizar os PAH no LEWAF como uma função da exposição à luz.
Protocol
Representative Results
Discussion
Passos críticos dentro do Protocolo
A complexidade química da LEWAFs requer preparação exacta para que os experimentos de laboratório para refletir com precisão o que ocorre naturalmente. A avaliação válida dos dados depende de três critérios: minimizar a introdução de artefatos durante todo o manuseamento da amostra (por exemplo, a preparação do LEWAF, amostragem, extrações, e preparação da amostra para análise), validando o protocolo experimental (ou seja,</em…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi apoiado pelo Instituto Nacional de Saúde (Grant No. R00GM106414 para FFL). Gostaríamos de reconhecer a facilidade avançada Espectrometria de Massa da Universidade Internacional da Flórida para o seu apoio.
Materials
| Reagents | |||
| methylene chloride | |||
| methanol | |||
| toluene | |||
| Na2SO4 | |||
| Crude oil | |||
| Instant Ocean® | Aquarium Systems | 33 ppt salinity with 0.45 μm pore filtration | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Equipment | |||
| Suntext XLS+ | Atlas Chicalo Ill, USA | 1500 w xeon arc lamp, light intensity of 765 W/m2 | |
| Atmospheric Pressure Laser Ionization | Bruker Daltonics Inc, MA | Note a 266 nm laser is used | |
| TIMS-FT-ICR MS Instrument | Bruker Daltonics Inc, MA | The set up we had consisted of a 7T magnet with an infinity cell | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Software | |||
| DataAnalysis 4.2 | Bruker Daltonics Inc, MA | ||
| Python 2.7 | Requires Numpy, Scipy, Pandas, glob, oct2py, and os | ||
| Octave 4.0 |
References
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