Istnieje wiele źródeł narażenia środowiska na ropę naftową, zarówno z przyczyn naturalnych, jak i antropogenicznych. Po uwolnieniu do środowiska, szczególnie w oceanie, ropa naftowa może ulec podziałowi, z powstaniem plamy ropy na powierzchni, utratą lotnych składników do atmosfery i sedymentacją. Jednak niskoenergetyczne mieszanie słabo rozpuszczalnego oleju i wody następuje, a ta mieszanina, która nie jest klasycznie rozpuszczalna, tworzy tak zwaną niskoenergetyczną frakcję dostosowaną do wody (LEWAF). Solubilizacja składników oleju w wodzie jest zwykle zwiększona podczas wystawienia granicy faz olej-woda na promieniowanie słoneczne. Ta fotorozpuszczalność ropy naftowej w oceanie może ulegać znaczącym zmianom chemicznym z powodu ekspozycji na promieniowanie słoneczne i/lub degradacji enzymatycznej1,2. Zrozumienie tych zmian chemicznych i tego, jak zachodzą one w obecności matrycy masowej (tj. ropy naftowej), ma fundamentalne znaczenie dla złagodzenia skutków, jakie to narażenie wywiera na środowisko.
Poprzednie badania wykazały, że ropa naftowa ulega natlenieniu, szczególnie wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA), które stanowią wysoce toksyczne źródło zanieczyszczeń, które szkodzą organizmom, ulegają bioakumulacji i są bioaktywne3,5,6. Zrozumienie produktów różnych procesów natleniania jest trudne, ponieważ zachodzą one tylko w obecności matrycy masowej. W związku z tym pojedyncza, standardowa analiza może nie być reprezentatywna dla zmian zachodzących w przyrodzie. Przygotowanie LEWAF musi odzwierciedlać naturalne procesy zachodzące w środowisku naturalnym. Szczególnie interesujące jest natlenienie WWA, które zachodzi pod wpływem promieniowania słonecznego.
Drugim wyzwaniem w badaniu frakcji z udziałem wody jest molekularna identyfikacja różnych składników chemicznych w próbce. Ze względu na złożoność próbki, spowodowaną jej dużą masą i stopniem tlenu, produkty natleniania zazwyczaj nie nadają się do tradycyjnej analizy przeprowadzanej za pomocą chromatografii gazowej w połączeniu z analizą MS7,8. Alternatywnym podejściem jest scharakteryzowanie zmian we wzorze chemicznym próbki przy użyciu technik MS o ultrawysokiej rozdzielczości masowej (np. FT-ICR MS). Poprzez sprzężenie TIMS z FT-ICR MS, oprócz separacji izobarycznej w domenie MS, wymiar spektrometrii ruchliwości jonów (IMS) dostarcza informacji o separacji i charakterystyce dla różnych izomerów obecnych w próbce9,10,11. W połączeniu ze źródłem jonizacji laserowej pod ciśnieniem atmosferycznym (APLI), analiza może być selektywna dla sprzężonych cząsteczek znajdujących się w próbce, co pozwala na dokładne scharakteryzowanie zmian, którym podlegają WWA12,13.
W tej pracy opisujemy protokół przygotowania LEWAF wystawionych na promieniowanie foto-naświetlające w celu zbadania procesów przemian składników oleju. Ilustrujemy również zmiany, jakie zachodzą po naświetlaniu światłem, a także procedurę ekstrakcji próbki. Przedstawimy również zastosowanie APLI z TIMS w połączeniu z FT-ICR MS w celu scharakteryzowania WWA w LEWAF w funkcji ekspozycji na światło.