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방법 논문

원유의 물 수용 분수의 화학 분석은 TIMS-FT-ICR MS를 사용하여 유출

10.1K 조회수

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DOI:

10.3791/55352

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2017년 3월 3일

이 논문에서

요약

원유 저에너지 물 - 수용 부분 (LEWAF)는 시간이 지남에 따라,이 복합체는 화학적 변형을 거치게되므로 분석하기 어려운 방식이다. 이 프로토콜은 LEWAF 시료의 제조 및 포획 이온 이동도 분광 FT-ICR-MS에 의해 광 조사 및 화학 분석을 수행하는 방법을 도시한다.

초록

여러 화학 공정은 또한 초과 발생하는 화학 반응을 해수에 통합되는 방법 원유 제어한다. 이 시스템을 공부하는 것은 정확하게 자연에서 발생하는 물 수용 분수의 자연 형성을 복제하기 위해 샘플의 신중한 준비가 필요합니다. 저에너지 물 수용 분획 (LEWAF)을주의 깊게 설정된 비율 원유 및 물을 혼합하여 제조된다. 흡입기는 병을 조사하고, 설정 한 시점에서, 물은 샘플링 된 표준 기술을 이용하여 추출 하였다. 두 번째 문제는 고려 사항으로 시간이 지남에 따라 발생하는 화학적 변화를 취해야합니다 샘플의 대표적인 특성이다. LEWAF의 방향족 분획의 표적 분석은 맞춤형 트랩 이온 이동도 분광 퓨리에 변환 이온 사이클로트론 공진 질량 분석계를 (TIMS-FT 결합 대기압 레이저 이온화 원을 사용하여 수행 될 수있다-ICR MS). TIMS-FT-ICR MS 분석은 또한 자신의 충돌 단면 (CCS) 및하기 화학식 이성체 성분의 식별을 허용 고해상도 이온의 이동성과 초 - 해상도 MS 분석을 제공한다. 결과는 오일 - 물 혼합물을 빛에 노출 될 때, 물에 대한 표면의 오일 중요한 광 가용화가 있다는 것을 보여준다. 시간이 지남에 따라 용해 된 분자의 화학적 변형은 일반적으로베이스 오일에서 관찰 된 것보다 더 많은 산소 함량과 그 대신에 질소 및 황 - 함유 종의 동정의 수의 감소와 함께 이루어진다.

서론

자연적인 원인에서 인위적 노출 모두 원유에 대한 환경 노출의 다양한 원인이있다. 환경으로 배출되면, 특히 해양에서 원유의 표면에 유막을 형성, 대기에 휘발성 성분의 손실 및 침전으로 분할을 겪을 수있다. 그러나, 고전 용해하지 않은 난 용성 오일 발생 않는 물이 혼합물의 낮은 에너지 혼합은 저에너지 물 - 수용 부분 (LEWAF)이라 무엇 형성한다. 물 속에서 오일 성분의 용해는 일반적으로 태양 방사 오일 - 물 계면의 노광시 향상된다. 바다에서 원유의이 사진 가용화 인해 효소 분해 1, 2 태양 복사 및 / 또는 인해 노출에 중요한 화학적 변화를 겪을 수 있습니다. 이러한 화학적 변화를 이해하고 그들은 대량 행렬 (즉, 원유)의 존재하에 발생하는 노광 방법이 환경에 미치는 영향을 완화하는 기본이다.

이전 연구 원유 산소, 미생물을 입히거나 생체 축적을 거쳐 오염의 맹독성 소스를 나타내는, 특히 다환 방향족 탄화수소 류 (PAHs에)를 거쳐, 그리고 생물 3, 5,

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프로토콜

낮은 에너지 물 수용 분수 1. 준비 (LEWAF)

  1. 잠재적 인 오염 물질을 제거하기 위해 염화 메틸렌으로 병을 세정하여 클린 2 L 흡인기 병.
  2. 염화 메틸렌 50 mL로 병을 채울을 닫고 30 초 동안 교반한다. 적절한 폐기물 용기로를 배출합니다. 세 세척의 총 반복합니다.
  3. 조사 노광 및 대조 샘플과 같은 다른 병 한 흡입기를 사용하여 병 (각 가능한 경우 중복 세트를 수행).
  4. 33 부품 당 천의 최종 염분에 사용되는 물 1 L 당 바다 소금 혼합물의 35g을 혼합하여 인공 해수를 준비합니다. 약간 아래 용액 또는 0.45 ㎛ 이하의 기공 크기의 필터를 구비 한 여과 장치를 사용하여 휘발성 화합물의 손실을 예방할 수있는 부압 필터.
  5. 헤드 스페이스의 ~ 20 %, 또는 400 mL로 떠나는 인공 해수와 흡인기 병을 채 웁니다.
  6. 1g 오일 / L의 공칭 농도 기밀 주사기를 사용하여 미리 측정 된 해수에 원유를 추가한다.
    참고 : 더 점성 오일 중량 전달해야합니다.
  7. 오일의 첨가 후, 어두운 (또는 알루미늄 호일 흡입기 병 덮어) 허용하기 위해 소용돌이 (약 100 RPM)의 발생없이 저속으로 작동되는 교반 플레이트를 이용하여 24 시간 동안 용액을 혼합 모....

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결과

m / z 및 TIMS 랩핑 전압에 기초하여 이차원 스펙트럼 TIMS FT-ICR-MS에 의한 결과 LEWAF 분석. 화학식의 분포 및 IMS (도 1 참조)에 의해 식별 이성질체 기여하여 관찰 상이한 시점에서 촬영 한 각 샘플은 따라서 변화하는 화학 성분에 기초하여 특성화 될 수있다. 일반적으로, m / z 정보 분석 피크 원소 수식을 할당하는데 이용 될 수있다. APLI의 사용은 분자 클래스 광범위한 이온화 민감도 15의 방향족 및 이중 결합을 갖는 분자 분석을 가능하게 (예를 들면, HC, O 1-4 NO 0-4 및 0-4 SO) 13. 이 정보는 DBE 화학식 탄소 수가 헤테로 원자 함량의 함수로서의 점수 분포를 보여주는 그래프로 구성되고

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토론

프로토콜 내에서 중요한 단계

LEWAFs의 화학적 복잡성은 정확하게 자연적으로 발생하는 것을 반영하기 위해 실험실 실험 위해서는 정확한 준비가 필요합니다. 유효한 데이터 평가는 세 가지 조건에 달려있다 : 처리 샘플에 걸쳐 인공물의 도입을 최소화하는 (예를 들면, 분석 용 시료의 LEWAF 샘플링, 추출 및 제제의 제조), 실험 프로토콜을 검증 (즉, 어두운 컨트롤을 사용하여 광 조사 실험) 및 기기의 성능을 검증 (즉 대) 표준의 사용을 통해 MS와 IMS 성능 검증.

데이터 처리 및 해석은 도전을 표시 할 수 있습니다. 첫 번째 과제는 관찰 된 피크 분자식의 할당이다. 이것은 데이터의 전위 잘못된 할당을 회피하기 위해 높은 질량 정확도를 필요로한다. IMS 해석입니다또한 유효성 검사를 복잡하고 필요로한다. 현재 시스템은 실험 스펙트럼의 5 % 편차 이내 가우스 피크 일련의 데이터.......

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공개 사항

저자는 더 경쟁 재정적 이익을 선언합니다.

감사의 글

이 작품은 국립 보건 연구소 (FFL을 부여 제 R00GM106414)에 의해 지원되었다. 우리는 그들의 지원을 위해 플로리다 국제 대학의 고급 질량 분석 시설을 인정하고 싶습니다.

....

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
시약
methylene chloride, OptimaFisher ScientificDS-151-4수신된 메탄올로 사용
, Optima LC/MSFisher ScientificA456-4수신된 톨루엔으로 사용
, OptimaFisher ScientificT291-4
Na2SO4, 과립형, 무수Fisher ScientificS415-212450 에서 연소; ° C/105 에 저장됨; ° C
원유다양한 출처
Instant Ocean®수족관 시스템SS120033ppt 염도 0.45  &뮤; m 모공 여과
<강력한>이름  Company카탈로그 번호Comments
Equipment
Suntext XLS+Atlas Chicalo Ill, USA1,500 W 제온 아크 램프, 광도 765  W/m2
Atmospheric Pressure Laser IonizationBruker Daltonics Inc, MA참고 266 nm 레이저는
TIMS-FT-ICR MS 기기Bruker Daltonics Inc, MA가진 설정은 7  인피니티 셀이 있는 T 자석
<강력한>이름  Company카탈로그 번호Comments
>Software
DataAnalysis 4.2Bruker Daltonics Inc, MA
Python 2.7Numpy, Scipy, Pandas, glob, oct2py 및 os
Octave 4.0
를 사용합니다. 우리가 에는 이 필요합니다.

참고문헌

  1. King, S. M., Leaf, P. A., Olson, A. C., Ray, P. Z., Tarr, M. A. Photolytic and photocatalytic degradation of surface oil from the Deepwater Horizon spill. Chemosphere. 95 (0), 415-422 (2014).
  2. Ray, P. Z., Chen, H., Podgorski, D. C., McKenna, A. M., Tarr, M. A.

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재인쇄 및 허가

태그

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