جزء استيعاب المياه منخفضة الطاقة (LEWAF) من النفط الخام هو نظام تحديا للتحليل، لأنه مع مرور الوقت، وهذا خليط معقد يخضع التحولات الكيميائية. يوضح هذا البروتوكول طرق لإعداد العينة LEWAF ولأداء الصور التشعيع والتحليل الكيميائي من قبل المحاصرين ايون التنقل الطيف-FT-ICR MS.
السيطرة على العمليات الكيميائية المتعددة كيف النفط الخام يتم إدماجها في مياه البحر، وكذلك التفاعلات الكيميائية التي تحدث الوقت بدل الضائع. دراسة هذا النظام يتطلب إعداد دقيق للعينة من أجل تكرار بدقة التكوين الطبيعي للجزء-استيعاب المياه التي تحدث في الطبيعة. تعد الكسور استيعاب المياه منخفضة الطاقة (LEWAF) بعناية عن طريق خلط زيت الخام والمياه بنسبة محددة. ثم يتم المشع زجاجات الشافطة، وعلى مجموعة من النقاط الزمنية، وأخذ عينات من المياه واستخراجها باستخدام تقنيات القياسية. والتحدي الثاني هو توصيف التمثيلي للعينة، والتي يجب أن تأخذ بعين الاعتبار التغيرات الكيميائية التي تحدث مع مرور الوقت. تحليل المستهدفة من جزء العطرية من LEWAF يمكن القيام بها باستخدام مصدر التأين ليزر في الغلاف الجوي الضغط بالإضافة إلى التنقل أيون المحاصرين مبنية خصيصا قياس الطيف تحويل فورييه أيون مطياف الكتلة سيكلوترون صدى (TIMS-FT-ICR MS). يقدم التحليل TIMS-FT-ICR MS عالية الدقة التنقل أيون والفائق الدقة التحليل MS، الأمر الذي يزيد من السماح لتحديد مكونات ايزوميريا من قبل من الاصطدام عبر أقسام (CCS) والصيغة الكيميائية. وأظهرت النتائج أن ما يتعرض خليط الزيت عن الماء للضوء، وهناك كبير الصور الإذابة من النفط السطحية في المياه. مع مرور الوقت، والتحول الكيميائي للجزيئات بالفاعلات يحدث، مع انخفاض في عدد من الهويات من النيتروجين والأنواع الحاملة للكبريت لصالح تلك التي تحتوي على نسبة أكبر من الأوكسجين من عادة لوحظت في قاعدة النفط.
وهناك مصادر عديدة للالتعرض البيئي للنفط الخام، سواء لأسباب طبيعية ومن التعرض البشري. لدى الافراج عنه الى البيئة، لا سيما في المحيط، يمكن للنفط الخام الخضوع التقسيم، مع تشكيل لبقعة الزيت على السطح، وخسارة من المكونات المتطايرة في الجو، والترسيب. ومع ذلك، خلط منخفضة الطاقة من النفط ضعيف الذوبان والمياه لا يحدث، وهذا الخليط، وهي ليست بالفاعلات كلاسيكي، يشكل ما يشار اليها على انها جزء-استيعاب المياه منخفضة الطاقة (LEWAF). وما يزيد من ذوبان مكونات النفط في الماء عادة أثناء التعرض للواجهة الزيت عن الماء لأشعة الشمس. هذه الصور الإذابة من النفط الخام في المحيط يمكن أن تخضع لتغيرات كيميائية كبيرة بسبب هذا التعرض لأشعة الشمس و / أو بسبب تدهور الأنزيمية 1 و 2. فهم هذه التغيرات الكيميائية و كيف تحدث في وجود مصفوفة الأكبر (أي النفط الخام) هو أمر أساسي لتخفيف آثار هذا التعرض له على البيئة.
وقد أظهرت الدراسات السابقة أن النفط الخام يمر الأوكسجين، وخاصة الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات متعددة الحلقات، التي تمثل مصدرا شديد السمية من التلوث الذي يضر الكائنات الحية، يخضع لالتراكم الأحيائي، وغير النشطة بيولوجيا 3 و 5 و 6. فهم نواتج عمليات الأوكسجين مختلفة يمثل تحديا لأنها تحدث فقط في وجود مصفوفة كبيرة. لذلك، قد لا يكون، وتحليل قياسي واحد التمثيلي للتغيرات التي تحدث في الطبيعة. إعداد LEWAF يجب تكرار العمليات الطبيعية التي تحدث في بيئة البيئي. أهمية خاصة هو الأوكسجين من متعددة الحلقات، والذي يحدث نتيجة للإشعاع الشمسي.
ر "> أما التحدي الثاني في دراسة جزء-استيعاب المياه هو تحديد الجزيئي للمكونات الكيميائية المختلفة في العينة. ونظرا لتعقيد العينة، والناجمة عن كتلته عالية ودرجة من الأكسجين، والمنتجات الأوكسجين هي عادة غير صالحة للتحليل التقليدي التي تقوم بها اللوني للغاز جنبا إلى جنب مع تحليل MS 7 و 8. وثمة نهج بديل هو لوصف التغييرات في الصيغة الكيميائية للعينة عن طريق استخدام تقنيات MS فائقة قرار كتلة (على سبيل المثال، FT-ICR MS ). فمن خلال دمج TIMS إلى FT-ICR MS، بالإضافة إلى فصل إسوي الضغط في المجال MS، يوفر الطيف حركة الايونات (IMS) بعد الانفصال والمعلومات المميزة لأيزومرات مختلفة موجودة في عينة 9 و 10 و 11. جنبا إلى جنب مع الضغط الجوي الليزرالتأين (APLI) مصدر، فإن التحليل يمكن أن تكون انتقائية لجزيئات مترافق وجدت في العينة، والسماح للالتغييرات التي متعددة الحلقات تخضع ليكون تتميز بدقة 12 و 13.في هذا العمل، ونحن تصف بروتوكول لإعداد LEWAFs تتعرض لأشعة الصور من أجل دراسة عمليات التحول من مكونات النفط. نحن لتوضيح أيضا التغيرات التي تحدث على الصور إشعاع، فضلا عن إجراء لاستخراج عينة. سنقدم أيضا استخدام APLI مع TIMS جانب FT-ICR MS لتوصيف هذه الكربوهيدرات في LEWAF بوصفها وظيفة من التعرض للضوء.
خطوات حاسمة في إطار بروتوكول
التعقيد الكيميائي للLEWAFs يتطلب إعداد دقيق من أجل التجارب المعملية لتعكس بدقة ما يحدث بشكل طبيعي. تقييم صحيح للبيانات يتوقف على ثلاثة معايير هي: التقليل من إدخال القطع الأثرية في جميع أنحاء عينة التعامل …
The authors have nothing to disclose.
وأيد هذا العمل من قبل المعهد الوطني للصحة (منحة رقم R00GM106414 إلى FFL). ونود أن نعترف مرفق المتقدم الطيف الكتلي من جامعة فلوريدا الدولية على دعمهم.
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 | Yorumlar |
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 | Yorumlar |
Software | |||
DataAnalysis 4.2 | Bruker Daltonics Inc, MA | ||
Python 2.7 | Requires Numpy, Scipy, Pandas, glob, oct2py, and os | ||
Octave 4.0 |