Name: ניתוח כימי של שברים-לאכלס מים של נפט גולמי נשפך שימוש TIMS-FT-ICR MS (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-03-03T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 17 s
Description: חקור את היתרונות האנליטיים של TIMS-FT-ICR MS לניתוח שברים-לאכלס מים של נפט גולמי. השיטה מאפשרת אפיון מולקולרי ברזולוציה גבוהה של תערובות מורכבות בסביבה.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכה על ידי המכון הלאומי לבריאות (מענק מס &#39;R00GM106414 כדי FFL). ברצוננו להכיר מתקן ספקטרומטריית מתקדם המוניים של פלורידה אינטרנשיונל האוניברסיטה על תמיכתם.

1. הכנת שברי בעלי האנרגיה הנמוכה-לאכלס מים (LEWAF) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 2-L נקי בקבוקי aspirator על ידי שטיפת בקבוקים עם מתילן כלוריד כדי להסיר כל מזהמים פוטנציאליים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מלאו בקבוקים עם 50 מ&quot;ל של מתילן כלוריד, לסגור אותם, ו להתסיס במשך 30 שניות. מסננים אותם לתוך מיכל פסולת המתאים. חזור עבור סכום כולל של שלושה שוטף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בקבוק aspirator אחד עבור חשיפת ההקרנה והבקבוק האחר כמדגם מלא (לבצע סטים כפולים של כל אם אפשר). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן מי ים מלאכותי על ידי ערבוב 35 הגרם של תערובת מלח ים לכל 1 ליטר של מים המשמש במליחות סופית של 33 חלקים לאלף. סנן את הפתרון תחת מעט או ללא לחץ שלילי כדי למנוע האובדן של תרכובות נדיפות באמצעות מנגנון סינון המצוידת במסנן נקבובי בגודל של 0.45 מיקרומטר או קטנים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מלא את בקבוקי aspirator עם מי הים המלאכותי, עוזב ~ 20%, או 400 מיליליטר, של אמיץ. </li&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> מוסיפים את השמן הגולמי אל מי הים premeasured באמצעות מזרק חזק גז בריכוז נומינלי של 1 גרם שמן / L. הערה: שמנים צמיגים יותר צריכים להיות מועברים על ידי משקל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר תוספת של שמן, מערבבים את פתרונות עבור 24 שעות בחושך (או על ידי כיסוי בקבוקי aspirator ברדיד אלומיניום) באמצעות צלחת ערבוב פעלה במהירות נמוכה ללא הדור של מערבולת (כ 100 סל&quot;ד) על מנת לאפשר כל המרכיבים מסיסים במים להיכנס פתרון וכדי למנוע את הכללת שמן חלקיקים. </li></ol> 2. LEWAF תמונה- הקרנה, אוסף דוגמאות, וטיפול <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כן שני סטים של בקבוקים עבור כל ניסוי צילום הקרנה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מכסה סט אחד של בקבוקי aspirator עם רדיד אלומיניום; זו תהיה השליטה הכהה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את בקבוקי aspirator ב סט אמבט מים בטמפרטורה מבוקרת כדי לשמור על בקבוקי aspirator בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס הפנימי של wi מצויד irradiator סולאריתth מנורת קשת קסנון 1,500-W בעצימות לאור 765 W / m 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקרינים דגימות ברציפות במשך פרק הזמן הרצוי (ניסוי זה נמשך 115 ח); אין זמן מרבי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר מועדי, (15, 24, 48, ו -115 שעות בניסוי זה) לאסוף 150 מ&quot;ל מים מעומק של aspirator זכוכית על ידי לפתוח את בקבוקי aspirator ופתיחת מגוף הניקוז. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ניצול משפך separatory לבצע מיצוי נוזלי נוזלי עם מתילן כלוריד על ידי הוספת 50 מ&quot;ל aliquots של מתילן כלוריד, רועד המדגם למשך 2 דקות ומאווררת את המשפך קבוע, כדי למנוע את הפקק מלפוצץ את. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אפשר שלב להפריד, ולהסיר את השלב האורגני התחתון על ידי הסרת הפקק מן הארובה לאט לפתוח את שסתום הניקוז. מסננים את הדגימה לתוך בקבוקון תחתית שטוחה מצויד משפך מלא 100 גרם של Na 2 SO 4. לשטוף משפך עם מתילן כלוריד נוסף בצע החילוץ 3 פעמים כדי ועלייהדואר יעילות החילוץ. הערה: עקירות מרובות מבוצעות על מנת להגדיל את יעילות החילוץ של ההליך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את המשפך, להוסיף עמודה סניידר ומניח את הבקבוק התחתי שטוח באמבט מים חם מוגדר 58 ° C. להתאדות עד 15 מ&quot;ל של מדגם נשאר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעבירים את המדגם לתוך צינור להתרכז ולייבש את הדגימות באמצעות זרם עדין של חנקן זהיר, כדי למנוע אובדן של מדגם על ידי מתיז. </li></ol> 3. הכנת המדגם עבור ניתוח הערה: לדוגמא כהכנה לניתוח היא מפתח, יש להקפיד להימנע כניסתה של מזהמים זרים, בעיקר באמצעות השימוש בכל פלסטיק, אשר יגרום שטיפה לתוך המדגם. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכינו תערובת של 1: 1 v: מתנול v: טולואן ניצול ממיסים LC-MS Optima-כיתה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש micropipette חיובית עקירה, להוסיף ממס על צלוחיות זכוכית ולאחר מכן להוסיף את הדגימות לפי יחס של 1: 100,הראשון על ידי הוספת 990 μL של ממס ולאחר מכן על ידי הוספת 10 μL של המדגם. הערה: micropipettes זכוכית משמשים כדי להימנע יקיזה בשל מתילן כלוריד או טולואן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אופציונאלי: השתמש תמהיל כוונון לכייל את ניידות היון. הערה: מקור API לעיתים קרובות ליץ אם נעשה בו שימוש קבוע כסטנדרט כיול. אם יוני הכיול אינם נוכחים בספקטרום, אז תערובת יכולה להיות מוכנה על ידי הוספה כמה הפתרון הסטנדרטי המדגם ביחס של 1: דילול 1,000. </li></ol> 4. Fourier Transform-יון הציקלוטרון תהודה ספקטרומטריית מסה (FT-ICR MS) ניתוח <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כוונן את המכשיר למצב &quot;הפעל&quot; על ידי לחיצה על הכפתור לפעול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טענת מדגם לתוך מזרק מדגם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בכרטיסיית מקור API, להגדיר את קצב העירוי בשיעור 200 μL / h. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את הלחץ nebulizer עד 1 בר והטמפרטורה מאדה עד 300 ° C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שיעור גז יבש גדר 1.2L / min ואת הטמפרטורה ל 220 מעלות צלזיוס. הערה: הליך זה חל על שניהם APPI ו APCI. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כוונן את המכשיר &quot;Tune&quot; מצב על ידי לחיצה על הכפתור לכונן. קשת אמורה להופיע על המסך. הערה: אם יש צורך, המכשיר יכול להיות מותאם על מנת לשפר יון שידור וזיהוי של m / z מגוון של analytes על ידי שינוי פרמטרים אינסטרומנטלי, כגון מתח, תדרים rf, ואמפליטודות. ראוי לציין, כי ספקטרומטר מסה יהיה צורך recalibrated. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עצירה במצב &quot;Tune&quot; על ידי לחיצה על כפתור הכיבוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את מספר סריקות הסכום ממוצע, בדרך כלל בין 20-200 סריקות לכל ספקטרום המוני, ולחץ על כפתור הרכישה לרכישת ספקטרום המוני. הערה: מיצוע ספקטרום מרובה משפר את יחס אות לרעש הכולל על ידי הפחתת הרעש וגברת האות עבור מינים נמוך שפע 14. </li></ol> 5. לכודים יון ניידות Spectrometry (TIMS) ניתוח <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אפשר &quot;כרומטוגרפיה&quot; מצב על תוכנית רכישת FT-ICR. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל מצב &quot;TIMS&quot; על ידי העברת המתג על המפסק החיצוני TIMS. הערה: מתח המשמש TIMS נשלטים חיצוני מהמכשיר. תוכנה שנייה תשלוט משפך הכניסה של המכשיר כדי לבצע את ניתוח IMS. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את משאבת roughing הנוספת, באמצעות שסתום הבקרה של TIMS, להתאים את לחצי הכניסה ויציאה לטווחים רצויים (בניסוי הנוכחי, P1 נקבע ל -2.8 mbar ו- P2 ל -1.4 mbar). הערה: המשאבה החיצונית צריך להיות מופעלת כמה שעות לפני ניתוח על מנת להבטיח כי המשאבה חמה וביצועים כי הוא אחיד במהלך ניתוח IMS, מאז שינויים מהירים גז יגרמו שגיאות בספקטרום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ראשית לזהות את טווח מתח כי נדרש לבצע את הניתוח IMS; זה נעשה באמצעות חיפוש מהיר, שטחי על פני טווח מתחים רחב (250 V) בכלברזולוציה נמוכה IMS (1 V / מסגרת). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם המתחים בהם נעשה שימוש הם מספיק לנתח את כל הספקטרום, ולאחר מכן לחזור על הניסוי, התאמת TIMS לניתוח בעל רזולוציה גבוהה. כדי לעשות זאת, להקטין את V / מסגרת ל -0.1 V ולשנות את מספר המסגרות כדי לכסות את כל הרמפה ΔV. הערה: המשתמש ייתכן שיהיה צורך לבצע אופטימיזציה של מספר ניסויי TIMS כי נצברים לתוך תא ההתנגשות לפני ניתוח FT-ICR MS. </li></ol> 6. ניתוח נתונים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את נתוני MS בתוך תוכנת ניתוח נתונים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את הקריטריונים קטיף שיא לבחור את אלה מעל 6 אות לרעש ולהשתמש בפונקציית &quot;מצא פיקס&quot;. הערה: הספקטרום המתקבל הוא פנימי recalibrated באמצעות סטנדרטים נוכח הפתרון. זה משמש לזיהוי סדרה כימית והוא אז recalibrated שוב על מנת לשפר את הדיוק למשימת יסודות רחב-טווח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע הקצאת יסודות באמצעות להקצות נוסחאment כלים ותוכנות. הערה: גבולות פורמולה של C 1-100 H 1-100 N 0-2 O 0-7 S 0-2, מוזר ואפילו מבנה אלקטרוני, מותר, סובלנות המונית של + 0.5 עמודים לדקה M ו- [M + H] + יוצר יונים </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייבא את נתוני IMS-MS תוכנת ניתוח נתונים וליצור ספקטרום מסה ממוצע עבור טווח אנליטי כולו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פסגות בחרו לעיל אות לרעש 6. באמצעות הסדרה זוהתה בניתוח MS ברזולוצית ultrahigh, פנימי לכייל מחדש את הספקטרום </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות הזדהויות הנוסחה מניתוח MS FT-ICR, ליצור רשימה של כל יעד m / z, ולשמור את זה כמו &quot;Flist.txt&quot; בתיקייה נתונים. רשימה זו תשמש בשלב הראשון של עיבוד נתונים </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטעון ולהפעיל את הסקריפט המסופק על מנת לחלץ הכרומתוגרמה יון חילוץ (EIC) לכל יעד m / z ברשימה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שנה את סקריפט פייתון קלט מנהל הקובץy, מתח המוצא, את גודל הצעד, ואת מספר הצעדים בכך שהאנליזה היעד 11. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להריץ את הסקריפט deconvolution IMS. הערה: פעולה זו תפתח כל EIC ולזהות את פסגות ידי הולם גאוס איטרטיבי. תוצאות תהיינה פלט ב- Excel קובץ בפורמט 13. הערה: לאחר הולם, פסגות מתחת קריטריון מסוים מודרים, בדרך כלל על בסיס גובה, רוחב ושטח השיא (פסגות מתחת רוחב מסוים בדרך כלל נכללות בניתוח בגלל קוצי רעש אקראיים). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ניצול פסגות הכוונון, לכייל את ניידות היון מ מתח לניוד עבור היונים 11. זה יכול להיות מומר חתך התנגשות באמצעות משוואת מייסון-Schamp. </li></ol>

<ol><li>King, S. M., Leaf, P. A., Olson, A. C., Ray, P. Z., Tarr, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photolytic+and+photocatalytic+degradation+of+surface+oil+from+the+Deepwater+Horizon+spill%5BTitle%5D)+AND+%22Chemosphere%22%5BJournal%5D)">Photolytic and photocatalytic degradation of surface oil from the Deepwater Horizon spill.</a> Chemosphere. 95 (0), 415-422 (2014).</li>
<li>Ray, P. Z., Chen, H., Podgorski, D. C., McKenna, A. M., Tarr, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sunlight+creates+oxygenated+species+in+water-soluble+fractions+of+Deepwater+Horizon+oil%5BTitle%5D)+AND+%22J+Hazard+Mater%22%5BJournal%5D)">Sunlight creates oxygenated species in water-soluble fractions of Deepwater Horizon oil.</a> J Hazard Mater. 280 (0), 636-643 (2014).</li>
<li>Duesterloh, S., Short, J. W., Barron, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoenhanced+toxicity+of+weathered+Alaska+North+Slope+crude+oil+to+the+calanoid+copepods+Calanus+marshallae+and+Metridia+okhotensis%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Sci+Technol%22%5BJournal%5D)">Photoenhanced toxicity of weathered Alaska North Slope crude oil to the calanoid copepods Calanus marshallae and Metridia okhotensis.</a> Environ Sci Technol. 36 (18), 3953-3959 (2002).</li>
<li>Duxbury, C. L., Dixon, D. G., Greenberg, B. M. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/etc.5620160824/abstract">Effects of simulated solar radiation on the bioaccumulation of polycyclic aromatic hydrocarbons by the duckweed Lemna gibba.</a> Environmental Toxicology and Chemistry. 16 (8), 1739-1748 (1997).</li>
<li>Faksness, L. G., Altin, D., Nordtug, T., Daling, P. S., Hansen, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical+comparison+and+acute+toxicity+of+water+accommodated+fraction+%28WAF%29+of+source+and+field+collected+Macondo+oils+from+the+Deepwater+Horizon+spill%5BTitle%5D)+AND+%22Mar+Pollut+Bull%22%5BJournal%5D)">Chemical comparison and acute toxicity of water accommodated fraction (WAF) of source and field collected Macondo oils from the Deepwater Horizon spill.</a> Mar Pollut Bull. 91 (1), 222-229 (2015).</li>
<li>Wang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biodegradation+of+dispersed+Macondo+crude+oil+by+indigenous+Gulf+of+Mexico+microbial+communities%5BTitle%5D)+AND+%22Science+of+The+Total+Environment%22%5BJournal%5D)">Biodegradation of dispersed Macondo crude oil by indigenous Gulf of Mexico microbial communities.</a> Science of The Total Environment. 557-558, 453-468 (2016).</li>
<li>McKenna, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Expansion+of+the+analytical+window+for+oil+spill+characterization+by+ultrahigh+resolution+mass+spectrometry%3A+beyond+gas+chromatography%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Sci+Technol%22%5BJournal%5D)">Expansion of the analytical window for oil spill characterization by ultrahigh resolution mass spectrometry: beyond gas chromatography.</a> Environ Sci Technol. 47 (13), 7530-7539 (2013).</li>
<li>Fernandez-Lima, F. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Petroleum+crude+oil+characterization+by+IMS-MS+and+FTICR+MS%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Petroleum crude oil characterization by IMS-MS and FTICR MS.</a> Anal Chem. 81 (24), 9941-9947 (2009).</li>
<li>Benigni, P., Marin, R., Fernandez-Lima, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Towards+unsupervised+polyaromatic+hydrocarbons+structural+assignment+from+SA-TIMS-FTMS+data%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Ion+Mobil+Spectrom%22%5BJournal%5D)">Towards unsupervised polyaromatic hydrocarbons structural assignment from SA-TIMS-FTMS data.</a> Int J Ion Mobil Spectrom. 18 (3), 151-157 (2015).</li>
<li>Benigni, P., Thompson, C. J., Ridgeway, M. E., Park, M. A., Fernandez-Lima, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Targeted+high-resolution+ion+mobility+separation+coupled+to+ultrahigh-resolution+mass+spectrometry+of+endocrine+disruptors+in+complex+mixtures%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Targeted high-resolution ion mobility separation coupled to ultrahigh-resolution mass spectrometry of endocrine disruptors in complex mixtures.</a> Anal Chem. 87 (8), 4321-4325 (2015).</li>
<li>Benigni, P., Fernandez-Lima, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oversampling+Selective+Accumulation+Trapped+Ion+Mobility+Spectrometry+coupled+to+FT-ICR+MS%3A+Fundamentals+and+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Oversampling Selective Accumulation Trapped Ion Mobility Spectrometry coupled to FT-ICR MS: Fundamentals and Applications.</a> Analytical Chemistry. , (2016).</li>
<li>Castellanos, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast+Screening+of+Polycyclic+Aromatic+Hydrocarbons+using+Trapped+Ion+Mobility+Spectrometry+Mass+Spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Methods%22%5BJournal%5D)">Fast Screening of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons using Trapped Ion Mobility Spectrometry Mass Spectrometry.</a> Anal Methods. 6 (23), 9328-9332 (2014).</li>
<li>Benigni, P., DeBord, J. D., Thompson, C. J., Gardinali, P., Fernandez-Lima, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increasing+Polyaromatic+Hydrocarbon+%28PAH%29+Molecular+Coverage+during+Fossil+Oil+Analysis+by+Combining+Gas+Chromatography+and+Atmospheric-Pressure+Laser+Ionization+Fourier+Transform+Ion+Cyclotron+Resonance+Mass+Spectrometry+%28FT-ICR+MS%29%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+%26+Fuels%22%5BJournal%5D)">Increasing Polyaromatic Hydrocarbon (PAH) Molecular Coverage during Fossil Oil Analysis by Combining Gas Chromatography and Atmospheric-Pressure Laser Ionization Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometry (FT-ICR MS).</a> Energy & Fuels. 30 (1), 196-203 (2016).</li>
<li>Qi, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Absorption-Mode+Fourier+Transform+Mass+Spectrometry%3A+the+Effects+of+Apodization+and+Phasing+on+Modified+Protein+Spectra%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Society+for+Mass+Spectrometry%22%5BJournal%5D)">Absorption-Mode Fourier Transform Mass Spectrometry: the Effects of Apodization and Phasing on Modified Protein Spectra.</a> Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 24 (6), 828-834 (2013).</li>
<li>Lababidi, S., Schrader, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Online+normal-phase+high-performance+liquid+chromatography%2FFourier+transform+ion+cyclotron+resonance+mass+spectrometry%3A+Effects+of+different+ionization+methods+on+the+characterization+of+highly+complex+crude+oil+mixtures%5BTitle%5D)+AND+%22Rapid+Communications+in+Mass+Spectrometry%22%5BJournal%5D)">Online normal-phase high-performance liquid chromatography/Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry: Effects of different ionization methods on the characterization of highly complex crude oil mixtures.</a> Rapid Communications in Mass Spectrometry. 28 (12), 1345-1352 (2014).</li>
</ol>

המחברים מצהירים שום אינטרסים כלכליים מתחרים.

צעדים קריטיים בתוך הפרוטוקול המורכבות הכימית של LEWAFs דורשת הכנה מדויקת על מנת ניסוי המעבדה כדי לשקף במדויק מה מתרחש באופן טבעי. הערכה תקפה של נתוני צירים פי שלושה קריטריונים: מזעור כניסתה של חפצי ברחבי מדגם טיפול (למשל, הכנת LEWAF, דגימה, העקירות, והכנת המדגם לניתוח), אימות פרוטוקול הניסוי (כלומר, שימוש בפקדים כהים לצורך ניסוי צילום ההקרנה), ועל תיקוף הביצועים המכשירים (כלומר, אימות MS ו...

ישנם מקורות רבים של חשיפה סביבתית נפט גולמי, הן מגורמים טבעיים מחשיפה אנתרופוגניים. עם שחרורו לסביבה, במיוחד בים, הנפט הגולמי יכול לעבור מחיצות, עם הקמתה של כתם שמן על פני השטח, הפסד של רכיבים תנודתיים לאווירה, ושיקוע. עם זאת, ערבוב אנרגיה הנמוכה של שמן הגרוע מסיס במים מתרחש, ואת תערובת זו, אשר אינו solubilized קלסי, מהווה מה שמכונה שבר האנרגיה הנמוכה-לאכלס מים (LEWAF). Solubilization של הרכיבים השמנים במים מוגבר בדרך כלל במהלך החשיפה של ממשק מים בשמן לקרינת שמש. Solubilization צילום זה של הנפט הגולמי באוקיינוס יכול לעבור שינויים כימיים משמעותיים בשל לחשיפה זו קרינת שמש ו / או בשל שפלת 1 האנזימטית, 2. הבנת השינויים הכימיים האלה<html> איך הם מתרחשים בנוכחות המטריצה בתפזורת (כלומר, שוק הנפט הגולמי) הוא אחד מערכי היסוד מקל את השפעות חשיפה זו כוללת בתחום איכות הסביבה. מחקרים קודמים הראו כי הנפט הגולמי עובר חמצון, במיוחד פחמימנים ארומטיים פוליציקליים (PAHs), המהווים מקור רעיל מאוד של זיהום שפוגע אורגניזמים, עובר-הצטברות ביו, והוא ביו 3, 5, 6. הבנת התוצרים של תהליכי החמצון השונים היא מאתגרת משום שהם מתרחשים רק בנוכחות של מטריקס בתפזורת. לכן, ניתוח יחיד, תקן לא יכול להיות נציג של השינויים המתרחשים בטבע. הכנת LEWAF חייבת לשכפל את התהליכים הטבעיים המתרחשים בסביבת סביבה. מעניין במיוחד הוא חמצון PAHs, אשר מתרחש עקב קרינת שמש. t &quot;&gt; האתגר השני בחקר שבר המים לאכלס הוא זיהוי המולקולרי של המרכיבים הכימיים השונים במדגם. בשל המורכבות של המדגם, הנגרמות על ידי המסה הגבוהה שלה ומידת החמצן, מוצרי החמצון הם בדרך כלל לא מתאימים לניתוח המסורתי בוצע על ידי גז כרומטוגרפיה בשילוב עם MS ניתוח 7, 8. גישה חלופית היא לאפיין את השינויים הנוסחה הכימית של המדגם על ידי ניצול ברזולוציה המונית גבוהה במיוחד טכניקות MS (למשל, FT-ICR MS ). על ידי צימוד TIMS ל- MS FT-ICR, בנוסף להפרדת isobaric בתחום הטרשת הנפוצה, ספקטרומטריית ניידות יון (ממד IMS) מספק את ההפרדה ומידע מאפיין עבור איזומרים השונים הנוכחיים במדגם 9, 10, 11. בשילוב עם לייזר בלחץ אטמוספרימקור יינון (APLI), הניתוח יכול להיות סלקטיבית מולקולות מצומדות מצאו במדגם, המאפשר שינויים כי PAHs לעבור להתאפיין 12 במדויק, 13. בעבודה זו, אנו מתארים פרוטוקול לעריכת LEWAFs חשוף-הקרנת תמונה כדי ללמוד את תהליכי השינוי של רכיבי הנפט. כמו כן, אנו ממחישים את השינויים המתרחשים על-הקרנת צילום, כמו גם את ההליך להפקת מדגם. אנחנו גם נציג את שימוש APLI עם TIMS יחד עם FT-ICR MS לאפיין את PAHs ב LEWAF כפונקציה של החשיפה לאור.

<table><tbody><tr><td><חזק>ריאגנטים</חזק></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>מתילן כלוריד, אופטימה</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>DS-151-4</td><td>בשימוש כמתנול שהתקבל</td></tr><tr><td>, אופטימה LC/MS</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>A456-4</td><td>בשימוש כטולואן שהתקבל</td></tr><tr><td>, אופטימה</td><td>פישר סיינטיפיק</td><td>T291-4</td><td>בשימוש כהתקבל</td></tr><tr><td>Na2SO4, גרגירי</td> נטול מים <td>Fisher Scientific</td><td>S415-212</td><td>נשרף ב-450&nbsp; &#176; C/מאוחסן ב-105&nbsp; &#176; C</td></tr><tr><td>נפט גולמי</td><td>מקורות</td><td></td><td></td>שונים</tr><tr><td>Instant Ocean&reg;</td><td>מערכות אקווריום</td><td>SS1200</td><td>מליחות 33 ppt עם 0.45&nbsp; &mu; m סינון נקבוביות</td></tr><tr><td><חזק>שם&nbsp; </td><td>Company</td><td>Catalog Number</td><td>Comments</strong</td></tr><tr><td>>Equipment</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Suntext XLS+</td><td>Atlas Chicalo Ill, ארה"ב</td><td></td><td>מנורת קשת קסיאון 1,500 W, עוצמת אור של 765&nbsp; W/m2</td></tr><tr><td>Atmospheric Pressure Laser Ionization</td><td>Bruker Daltonics Inc, MA</td><td></td><td>הערה נעשה שימוש בלייזר 266 ננומטר</td></tr><tr><td>TIMS-FT-ICR MS Instrument</td><td>Bruker Daltonics Inc, MA</td><td></td><td>ההתקנה שהייתה לנו כללה 7&nbsp; מגנט T עם תא אינסופי</td></tr> <tr><td><חזק>שם&nbsp; </td><td>Company</strong</td><td>>Catalog Number</td><td>Comments</td></tr><tr><td>Software</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>DataAnalysis 4.2</td><td>Bruker Daltonics Inc, MA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Python 2.7</td><td></td><td></td><td>דורש Numpy, Scipy, Pandas, glob, oct2py ו-os</td></tr><tr><td>Octave 4.0</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

ניתוח כימי של שברים-לאכלס מים של נפט גולמי נשפך שימוש tims-ft-icr ms

Chemical Analysis of Water-accommodated Fractions of Crude Oil Spills Using TIMS-FT-ICR MS

תהליכים כימיים מרובים לשלוט נפט גולמי הוא שולב ים וגם את התגובות הכימיות המתרחשות שעות נוספות. לימוד מערכת זו דורשת הכנה הקפדנית של המדגם על מנת לשכפל את ההיווצרות הטבעית במדויק את החלק יחסי מים-לאכלס המתרחש בטבע. שברים-לאכלס מים בעלי אנרגיה נמוכה (LEWAF) ערוכים בקפידה על ידי ערבוב שמן ומים גולמי בשיעור סט. בקבוקי אספירטור הם מוקרן אז, ובנקודות זמן מוגדר, המים נדגמים ולחלצם באמצעות טכניקות סטנדרטיות. אתגר שני הוא אפיון הנציג של המדגם, אשר חייב לקחת בחשבון את השינויים הכימיים המתרחשים לאורך זמן. ניתוח ממוקד של השבר ארומטי של LEWAF יכול להתבצע באמצעות מקור יינון לייזר אטמוספרי בלחץ מצמידים את הניידות שהותקן לכוד יון ספקטרומטריית-התמרת יון ספקטרומטר הציקלוטרון תהודה מסה (TIMS-FT-ICR MS). ניתוח MS TIMS-FT-ICR מספק ניתוח MS ניידות יון ברזולוציה גבוהה ultrahigh ברזולוציה, אשר עוד יאפשר זיהוי של רכיבי isomeric לפי חתכי ההתנגשות שלהם (CCS) ואת הנוסחא כימית. התוצאות הראו כי ככל תערובת שמן-מים הוא נחשף לאור, יש-solubilization התמונה משמעותית של שמן השטח אל תוך המים. במשך זמן, את השינוי הכימי של מולקולות solubilized מתרחש, עם ירידה במספר של הזדהויות של חנקן ומיני נושאות גופרית לטובת אלה עם תכולת חמצן גדולה יותר נצפו בדרך כלל בשמן הבסיס.

ניתוח LEWAF ידי תוצאות TIMS-FT-ICR MS בספקטרום דו מימדי המבוסס על m / z ומתח שמן TIMS. כל אחת מהדגימות, נלקח בנקודות זמן שונות, ולכן יכול להיות מאופיין על בסיס ההרכב הכימי משתנה, כפי שנצפה על ידי חלוקת נוסחאות כימיות והתרומה isomeric שזוהו על ידי IMS (ראה איור 1). בדרך כלל, מ &#39;/ מידע z יכול להיות מנוצל כדי להקצות נוסחאות האלמנטארי פסגות ניתחו. שימוש APLI מאפשר הניתוח של מולקולות עם אג&quot;ח ארומטי כפ...

הטמפרטורה נמוכה באנרגית מים לאכלס החלק (LEWAF) של נפט גולמי הוא מערכת מאתגר לנתח, כי לאורך זמן, תערובת מורכבת זו עוברת טרנספורמציות כימיות. פרוטוקול זה מדגים שיטות להכנת המדגם LEWAF ולביצוע-הקרנה התמונה ניתוח כימי על ידי ספקטרומטריית-FT-ICR ניידות יון לכודים MS.

ניתוח כימי של שברים-לאכלס מים של נפט גולמי נשפך שימוש TIMS-FT-ICR MS

Multiple chemical processes control how crude oil is incorporated into seawater and also the chemical reactions that occur overtime. Studying this system ...

המטרה הכללית של ניסויים אלו היא להדגים את היתרונות האנליטיים של שימוש בטכנולוגיות מתפתחות המבוססות על TIMS-FT-ICR MS לאפיון מולקולרי של תערובות מורכבות, כגון פראקציות מים של נפט גולמי. השילוב בין TIMS ל-FT-ICR MS משלב שתיים מהטכניקות האורתוגונליות והמקיפות ביותר לניתוח תערובות מורכבות. צימוד TIMS-FT-ICR MS מאפשר, בניתוח בודד, אפיון של אלפי רכיבים מולקולריים עם כושר הפרדה של ניידות (mobility resolving power) העולה על 150, רזולוציית מסה של 500,000 ודיוק מסה ברמה של sub-ppm.טכנולוגיית TIMS-FT-ICR MS מאפשרת הפרדה, זיהוי וכימות ברמה המולקולרית של תערובות מורכבות, בהתבסס על הבדלים בגודל, מטען ומסה, תוך שימוש בכמות מינימלית של דגימה. כדי להתחיל את הכנת ה-LEGAF, הוסיפו 50 milliliters של dicholomethane לבקבוק שאיבה מזכוכית בנפח של שני ליטר. סגרו את הבקבוק ונערנו אותו במשך 30 שניות.יש להשליך את שטיפת הדיכלורוmethane, ולחזור על תהליך זה פעמיים נוספות. יש לשטוף בצורה זו בקבוק שאיבה נוסף בנפח של שני ליטרים, ולאחר מכן להוסיף לבכל בקבוק כ-1.6 ליטרים של מי ים מלאכותיים מסוננים בריכוז מלחים של 33 חלקים לאלף. הוסיפו מגנט בחישוף, ולאחר מכן השתמשו במזרק אטום לגז כדי להוסיף לכל בקבוק כמות מספקת של דגימת נפט גולמי, כך שיושג ריכוז סופי של גרם אחד לליטר של נפט ומי ים.עטפו את הבקבוקים בנייר אלומיניום כדי למנוע חדירת אור, וערבבו את התערובות במהירות של כ-100 RPM למשך 24 שעות כדי להשלים את הכנת ה-LEWAF. חשוב לנקוט משנה זהירות בעת הערבוב הראשוני של השמן והמים כדי למנוע ערבוב יתר של התמיסה. לאחר מכן, הסירו את נייר האלומיניום מאחד מבקבוקי ה-LEWAF, והשאירו אחד כביקורת חושך.הניחו את הבקבוקים במקרין השמש כאשר הטמפרטורה מכוונת לשמור על הדגימות ב-25 degrees Celsius. הקרינו את התערובות באופן רציף למשך משך זמן הניסוי הרצוי. במרווחי זמן קבועים במהלך הניסוי, השגיחו פרקציות של 150 milliliter מכל בקבוק על ידי פתיחת הפקק ופתיחת שסתום הניקוז.חלצו כל מנת דגימה באמצעות 50 milliliters של dichloromethane שלוש פעמים בעזרת משפך הפרדה. נערע את המשפך במשך שתי דקות בכל פעם, וזכרו לשחרר את הגז מהמשפך באופן קבוע כדי למנוע הצטברות לחץ. נקזו את הדגימה אל תוך בקבוק בעלת תחתית שטוחה דרך משפך המכיל סולפט, ושטפו את הסודיום סולפט בעזרת DCM נוסף.רכז את התמצית ל-15 milliliters באמצעות מקלח מים חמים המכוון ל-58 °C. העבר את התרכיז לנבובת ריכוז, תוך שטיפת הבקבוק ב-DCM. רכז כל דגימה ל-one milliliter תחת זרם עדין של גז חנקן.עבור כל דגימה רכזת, בעזרת מיקרופיפט זכוכית בעלת דחיקה חיובית (positive displacement micropipette), הוסף 990 µL של תערובת בנפח של אחד ለአחד של מתנול וטולואן לבקבוק זכוכית (vial). לאחר מכן, ערבב פנימה 10 µL מהדגימה. כדי להתחיל את ניתוח ה-FTR-ICR MS, העבר את המכשיר למצב Operate.שאבו דגימה למזרק דגימה. הגדירו את קצב ההזרקה ל-200 microliters per hour, את לחץ הנבולייזר לשני bar ואת טמפרטורת המאדה ל-300 degrees Celsius. הגדירו את קצב הגז היבש ל-1.2 liters per minute ואת הטמפרטורה ל-220 degrees Celsius.לאחר מכן, הגדירו את המכשיר למצב Tune. בהתבסס על הספקטרום המתקבל, כווןנו את פרמטרי המכשיר וכיילו מחדש את ספקטרומטר המסות כדי לשפר את העברת היונים ואת הגילוי עבור טווח יחסי המסה למטען הרצוי. לאחר אופטימיזציה של פרמטרי המכשיר, צאו ממצב Tune.קבעו את מספר הסריקות הרצוי לממוצע עבור כל ספקטרום מסה, ולאחר מכן רכשו את הספקטרום. כדי להתחיל בניתוח ספקטרומטריית ניידות יונים לכודים (trapped ion mobility spectrometry), הפעילו את המפסק החיצוני של מכשיר ה-TIMS כדי להפעיל את מצב TIMS. הגדירו את מכשיר ה-FT-ICR למצב כרומטוגרפיה.הפעילו את משאבת הריק הראשונית (roughing pump) המשלימה והגדירו את לחצי הכניסה והיציאה לערכים הרצויים באמצעות שסתום הבקרה של ה-TIMS. המתינו לחימום המשאבה במשך שלוש שעות לפחות, ולאחר מכן בצעו סריקה מהירה בטווח מתחים רחב ברזולוציית IMS ו-MS נמוכה כדי לזהות את טווח המתחים הדרוש לאנליזה. לאחר זיהוי הטווח, הגדירו את המתח לכל פריים ל-0.1 volts.הגדירו את מספר הפריימים כך שיכסו את מלוא ה-DeltaV ramp והפעילו את הניתוח. לאחר ביצוע הניתוחים, עיבדו את הנתונים באמצעות התוכנה והסקריפטים המתאימים כדי לקבוע את ההרכב הכימי וערכי הניידות (mobility) של הפסגות שזוהו. לאחר הקרנת אור שמש של LEWAF של דגימת נפט גולמי, נצפות שינויים במורכבות הכימית כפונקציה של זמן החשיפה.מורכבות זו זוהתה והוצגה בספקטרום דו-ממדי המבוסס על יחס מסה למטען וניידות יונים. השימוש ב-APLI הוביל לרגישות אנליטית גבוהה יותר למולקולות בעלות קשרים כפולים. ארבע מחלקות מולקולריות זוהו בדגימה.תרשימי התפלגות של שווה-ערכי קשרי כפולות כפונקציה של מספר הפחמנים שימשו למעקב אחר שינויים בהרכב המולקולרי לאורך זמן. נוצרו תרשימים דו-ממדיים של ניידות הפוכה לעומת מספר הפחמנים, כאשר שווה-ערכי הקשרי הכפולות יוצגו באמצעות צבעו של כל נקודה. מגמות ליניאריות נצפו עבור כל אחת מארבע מחלקות המולקולות הנפוצות.לאחר צפייה בסרטון זה, תרכישו הבנה טובה של השלבים הבסיסיים והיתרונות הייחודיים של APLI-TIMS-FT-ICR MS לאנליזה של דגימות LEWAF וכן של תערובות מורכבות אחרות. בעת ביצוע פרוטוקול זה, חשוב לזכור כי שמירה על שלמות הדגימה, כגון צמצום מקורות זיהום, היא חיונית לקבלת תוצאות מדויקות. לאפיון ברמה המולקולרית של הפרקציות המומסות במים של נפט גולמי, תוצרי הטרנספורמציה שלהן וגורלן במהלך חשיפה לאור השמש באוקיינוס יש חשיבות סביבתית עליונה.בהשוואה לטכניקות הפרדה אחרות, כגון כרומטוגרפיה נוזלית וכרומטוגרפיה של גז, הפרדת TIMS מתרחשת בלוח זמנים קצר יותר ותלויה בתזמון, מה שמאפשר צימוד טוב יותר עם מנתחים של MS ברזולוציה גבוהה במיוחד, תוך אספקת שכבדי חיתוך בהתנגשויות (collision cross sections) ונוסחאות כימיות בניתוח בודד. פיתוחם של כלים אנליטיים מקיפים חדשים לניתוח תערובות מורכבות ברמה המולקולרית, כגון TIMS-FT-ICR MS, נושא השלכות רבות על הבנתנו לגבי הטרנספורמציות הכימיות וגורלו של נפט גולמי באוקיינוס.

chemical-analysis-water-accommodated-fractions-crude-oil-spills-using

Research

JoVE Journal

Environment

סביבה

פרוטוקול זה ידגים מיצוי וניתוח של חומצות שומן ביו-אקטיביות חופשיות ואסטריות מהתאים. חומצות שומן מכומתות במדויק באמצעות דילול איזוטופים יציב, כרומטוגרפיה נוזלית כיראלית, לכידת אלקטרונים, יינון כימי אטמוספרי, ספקטרומטריית מסה לניטור תגובות מרובות (SID-LC-ECAPCI-MRM/MS).

ליפידים מיצוי נייד עבור דילול ממוקד איזוטופ יציב ניתוח כרומטוגרפיה נוזלית ספקטרומטריית-Mass

מוצגת שיטת כרומטוגרפיה רב-ממדית של גז לניתוח מימן גופרתי מומס בדגימות נפט גולמי נוזלי. מתג דינס משמש לחיתוך לב גזי גופרית קלים להפרדה על עמוד משני וזיהוי בגלאי כימילומינסנציה גופרית.

מדידה של H<sub&gt; 2</sub&gt; S בנפט גולמי ונפט הגולמי Headspace שימוש רב מימדי גז כרומטוגרפיה, דיקני מיתוג ואיתור גופרית סלקטיבי

שיטת ספקטרומטריית מסה דו-ממדית של כרומטוגרפיית גז-זמן טיסה מתוארת לאפיון החלק המימי של ביו-גולמי המופק מהנזלה הידרותרמית של אצות. ניתן להשתמש בפרוטוקול זה גם כדי לנתח את החלק המימי של מוצרים נוזליים מפירוליזה מהירה, פירוליזה מהירה קטליטית, דה-חמצן קטליטי וטיפול הידרו.

אפיון איכותי של השבר מימית מ הידרותרמיות עיבוי של אצות באמצעות גז כרומטוגרפיה 2D עם זמן של הטיסה ספקטרומטריית מסה

מוצג פרוטוקול העוסק באפיון ויישום של חמישה התקני דגימה פסיביים שונים.

אפיון ויישום של דוגמים פסיביים עבור ניטור של דברה במים

נדרש טיפול מיוחד ב"טכניקות נקיות" כדי לאסוף ולעבד כראוי דגימות מים למחקרי עקבות מתכות בסביבות מימיות. מוצג פרוטוקול לדגימה, עיבוד והליכים אנליטיים במטרה להשיג נתוני ניטור סביבתי אמינים ותוצאות עם רגישות גבוהה למחקרי עקבות מפורטים.

נקי דיגום ואנליזה של נהר ושפכי הנהרות ווטרס ללימודי מתכת עקבות

מאמר זה מציג שיטה ניסיונית לייצר דלק ביולוגי ביוכימיים משמן קנולה מעורבב עם מזון מבוסס-מאובנים בנוכחות זרז בטמפרטורות מתונות. גזיות, נוזלי, ומוצרים מוצקים מיחידת התגובה הן לכמת ומאופיינת. תשואות מרת מוצר בנפרד מחושבות ומוצגות.

הפקת מעבדה של דלק ביולוגי ביוכימיים מתוך שמן לפתית באמצעות מרת פיצוח קטליטי

מאמר זה מתאר הגדרה ושיטה להדמיה באתרה של דגימות שמן במגוון תנאי טמפרטורה ולחץ שמטרתם לחקות תהליכי זיקוק ושדרוג. הוא משמש בעיקר לחקר מדיה איזוטרופית ואנזוטרופית המעורבת בהתנהגות העכירות של הזנות נפט.

באתרו ויזואליזציה של התנהגות השלב של דוגמאות שמן בתנאי תהליך זיקוק

כאן, אנו מציגים פרוטוקול ללמוד בו זמנית דליקות ויעילות הבוער של הנפט הגולמי בליה ורענן בתנאים המדמים בחיי עיר צריבה פעולות על הים.

התהליך הניסיוני במחקרי מעבדה של בחיי עיר בוער: דליקות והיעילות צריבה של נפט גולמי

פרוטוקול זה מוצג לאפיין את התנאים הרטבה מורכבים של אטום נקבובי בינוני (פחמימן במאגר רוק) באמצעות תמונות תלת-ממדיות מתקבל על ידי רנטגן microtomography-תנאים מהסבא.

סרגל נקבובית הדמיה ואפיון של פחמימנים המאגר סלע Wettability-תנאים מהסבא בעזרת רנטגן Microtomography

פרוטוקול זה מתאר תפוקת יחיד של שיטות אנליטיות, טכנולוגיות משלימים לשיאה אפיון מלא-זוגי של חומר אורגני טבעי, פרוטאומיקס מיקרוביאלית של מערכות אקולוגיות. גישה זו מאפשרת השוואות חזקים לזיהוי מסלולים מטבוליים והעתקות חשוב המתאר הפקת גז חממה, חיזוי תגובות השינוי הסביבתי.

יחיד-תפוקה משלימים שיטות אנליטיות ברזולוציה גבוהה עבור אפיון תערובות מורכבות חומר אורגני טבעי

אנו ממחישים את השיטות המעורבות בסינון ובזיהוי של המיקרובים המייצרים את ה-biosurfactant. כמו כן, מוצגות שיטות לאפיון כרומטוגרפי וזיהוי כימי של החומרים הביולוגיים, הקובעים את הישימות התעשייתית של החומר הביולוגי להגברת התאוששות שאריות השמן.

התאוששות שמן משופרת באמצעות שילוב של חומרים ביולוגיים

חקור את היתרונות האנליטיים של TIMS-FT-ICR MS לניתוח שברים-לאכלס מים של נפט גולמי. השיטה מאפשרת אפיון מולקולרי ברזולוציה גבוהה של תערובות מורכבות בסביבה.

ניתוח כימי של שברים-לאכלס מים של נפט גולמי נשפך שימוש TIMS-FT-ICR MS

גלה סרטונים נוספים