Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Environment

Chemische analyse van water opgevangen fracties van ruwe olieverontreiniging met behulp van TIMS-FT-ICR MS

Published: March 3, 2017 doi: 10.3791/55352

Summary

De lage-energie-water-ondergebracht fractie (LEWAF) van ruwe olie is een uitdagende systeem te analyseren, want na verloop van tijd, dit complex mengsel ondergaat chemische omzettingen. Dit protocol illustreert werkwijzen voor de bereiding van de LEWAF monster en voor het uitvoeren van foto-bestraling en chemische analyse van gevangen ionenmobiliteitsspectrometrie-FT-ICR MS.

Abstract

Meervoudige chemische processen bepalen hoe ruwe olie in het zeewater wordt opgenomen en ook de chemische reacties die overuren optreden. Bestuderen van dit systeem vereist een zorgvuldige voorbereiding van het monster om nauwkeurige simulatie van de natuurlijke vorming van het in water opgenomen fractie die in de natuur. Lage-energie-water opgevangen fracties (LEWAF) worden zorgvuldig voorbereid door het mengen van ruwe olie en water op een ingestelde verhouding. Aspirator flessen worden vervolgens bestraald en op vaste tijdstippen, wordt het water opgevangen en geëxtraheerd onder toepassing van standaardtechnieken. Een tweede uitdaging is de vertegenwoordiger karakterisering van het monster, die moet rekening houden met de chemische veranderingen die zich voordoen in de tijd. Een gerichte analyse van de aromatische fractie van de LEWAF kan worden uitgevoerd met een atmosferische druk ionisatiebron laser gekoppeld met een op maat gemaakte gevangen ionenmobiliteitsspectrometrie-Fourier transform ion cyclotron resonantie spectrometrie (TIMS-FT-ICR MS). De TIMS-FT-ICR MS analyse biedt ion mobiliteit een hoge resolutie en ultrahoge resolutie MS analyse, die de identificatie van isomere componenten verder mogelijk maken door hun botsing doorsneden (CCS) en de chemische formule. Resultaten tonen dat de olie-watermengsel wordt blootgesteld aan licht, is er aanzienlijke foto-solubilisatie van het oppervlak olie in het water. Tijd, de chemische omzetting van de opgeloste moleculen plaatsvindt, hetgeen een daling van het aantal identificaties van stikstof- en zwavel-houdende verbinding in het voordeel van die met een groter gehalte zuurstof dan werden gewoonlijk waargenomen in de basisolie.

Introduction

Er zijn tal van bronnen van milieu blootstelling aan ruwe olie, zowel van natuurlijke oorzaken en van antropogene blootstelling. Bij lozing in het milieu, met name in de oceaan, de ruwe olie kan partitionering ondergaan, onder vorming van een olievlek op het oppervlak, een verlies aan vluchtige bestanddelen in de atmosfeer, en sedimentatie. De lage-energie mengen van de slecht oplosbare olie en het water optreedt, en dit mengsel, dat niet oplosbaar klassieke vormt wat de lage-energie-water opgevangen fractie (LEWAF) genoemd. Het oplossen van de olie componenten in het water wordt typisch verhoogd tijdens de blootstelling van het olie-water interface zonnestraling. Deze foto-solubilisatie van de ruwe olie in de oceaan significante chemische veranderingen ondergaan door deze blootstelling aan zonnestraling en / of door enzymatische afbraak 1, 2. Inzicht in deze chemische veranderingen en hoe ze voorkomen in aanwezigheid van de massieve matrix (dat wil zeggen de ruwe olie) is fundamenteel voor het verzachten van de effecten dit risico heeft op het milieu.

Eerdere studies hebben aangetoond dat ruwe olie ondergaat oxygenatie, met name de polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK's), die een zeer giftige bron van verontreiniging die schadelijk organismen, ondergaat bioaccumulatie vertegenwoordigen en bioactief 3, 5, 6. Inzicht in de producten van de verschillende oxygenatie processen uitdaging omdat ze alleen optreden in aanwezigheid van de massieve matrix. Daarom kan een afzonderlijke standaard analyse niet representatief voor de veranderingen in de natuur. De voorbereiding van de LEWAF moet de natuurlijke processen die plaatsvinden in een milieu-omgeving te repliceren. Van bijzonder belang is de oxygenatie van PAK, die door zonnestraling optreedt.

t "> De tweede uitdaging in de studie van het water opgevangen fractie de moleculaire identificatie van de verschillende chemische bestanddelen in het monster. Vanwege de complexiteit van het monster veroorzaakt door de hoge massa en zuurstofgehalte, de oxygenatie producten doorgaans ongeschikt voor de traditionele analyse door gaschromatografie in combinatie met MS analyse 7, 8 uitgevoerd. Een alternatieve benadering is om de veranderingen in de chemische formule van het monster te karakteriseren door gebruik massaresolutie ultrahoge MS technieken (bijvoorbeeld FT-ICR MS ). Door het koppelen TIMS FT-ICR MS, naast de isobare scheiding in de MS domein, de ionenmobiliteitsspectrometrie (IMS) afmeting bepaalt de scheiding en karakteristieke informatie voor de verschillende isomeren in het monster 9, 10, 11. In combinatie met een atmosferische druk laserionisatie (APLI) bron, kan de analyse selectief de geconjugeerde moleculen in het monster, waarbij de veranderingen die het PAK ondergaan om accuraat kenmerk 12, 13.

In dit werk beschrijven we een protocol voor de bereiding van LEWAFs blootgesteld aan foto-bestraling om de transformatieprocessen van de oliecomponenten bestuderen. We laten ook de veranderingen die optreden bij foto-bestraling en de procedure voor monstername. We zal eveneens het gebruik van APLI met TIMS combinatie met FT-ICR MS de PAK's in de LEWAF karakteriseren als functie van de blootstelling aan licht.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Voorbereiding van de lage-energie-Water ondergebracht Fracties (LEWAF)

  1. Clean 2-L aspirator flessen door spoelen van de flessen met methyleenchloride om eventuele verontreinigingen te verwijderen.
  2. Vullen flessen met 50 ml methyleenchloride, sluit ze en schud gedurende 30 s. Giet ze in de juiste afvalbak. Herhaal dit voor een totaal van drie wasbeurten.
  3. Gebruik een aanzuigfles voor bestraling belichting en de andere fles als een controlemonster (voeren duplo sets van elke indien mogelijk).
  4. Bereid kunstmatig zeewater door het mengen van 35 g zeezout mengsel per 1 liter water voor een uiteindelijke zoutgehalte van 33 delen per duizend. Filtreer de oplossing onder weinig of geen negatieve druk op het verlies van vluchtige stoffen onder toepassing van een filterapparaat uitgerust met een poriëngrootte filter van 0,45 urn of kleiner te voorkomen.
  5. Vul het aspirator flessen met kunstmatig zeewater, waardoor ~ 20%, of 400 ml van kopruimte. Voeg de ruwe olie naar de vooraf gemeten zeewater met een gasdichte injectiespuit met een nominale concentratie van 1 g olie / l.
    OPMERKING: Meer stroperige olie moet door het gewicht worden afgeleverd.
  6. Na de toevoeging van de olie, meng de oplossing gedurende 24 h in het donker (of voor de aspirator flessen met aluminiumfolie) onder toepassing van een roerplaat bij lage snelheid zonder de vorming van een vortex (ongeveer 100 rpm) zodat alle in water oplosbare componenten in oplossing gaan en de opname van deeltjesvormige olie.

2. LEWAF Photo-bestraling, Sample Collection, en Handling

  1. Bereid twee sets van flessen voor elke foto-bestraling experiment.
  2. Betrekking hebben op een set van aspirator flessen met aluminiumfolie; Dit zal de donkere controle.
  3. Plaats de aspirator flessen in een temperatuur-gecontroleerde waterbad ingesteld op de aspirator flessen bij een temperatuur van 25 ° C te houden binnenkant van de zonne-bestraler uitgerust wiTh A 1500-W xenon booglamp bij een lichtintensiteit van 765 W / m 2.
  4. Bestralen van de monsters continu gedurende de gewenste tijd (dit experiment duurde 115 uur); er is geen maximale tijd.
  5. Na vaste tijden (15, 24, 48 en 115 uur in dit experiment) verzamelen 150 ml water uit de bodem van het glas aspirator door ontkurken de aanzuigfles en openen van de afvoerklep.
  6. Toepassing van een scheitrechter uitvoeren van een vloeistof-vloeistof extractie met methyleenchloride door het toevoegen van 50 ml porties methyleenchloride, schudt het monster gedurende 2 min regelmatig afblazen van de trechter om de stop tegen afblazen voorkomen.
  7. Laat de fasen gescheiden zijn en verwijder de onderste organische fase door het verwijderen van de stop van de trechter en langzaam open de aftapkraan. Laat het monster in een platte bodem kolf uitgerust met een trechter gevuld met 100 g Na 2 SO 4. Spoel trechter met extra methyleenchloride Voer de extractie 3 keer in om increase de extractie-efficiëntie.
    OPMERKING: meerdere extracties worden uitgevoerd teneinde de extractie-efficiëntie van de procedure te verhogen.
  8. Verwijder de trechter, voeg een Snyder kolom en plaats de platte bodem kolf in een waterbad ingesteld op 58 ° C. Damp tot 15 ml van het monster blijft.
  9. Breng het monster in een concentratie buis en de monsters droog met een zachte stikstofstroom voorzichtig om verlies van monster te voorkomen door spatten.

3. Voorbereiding van het te analyseren monster

OPMERKING: Monstervoorbereiding voor analyse is belangrijk, en er moet worden genomen om de introductie van vreemde verontreinigingen te voorkomen, met name door het gebruik van een kunststof, die zal leiden tot uitspoeling naar het monster.

  1. Maak een mengsel van 1: 1 v: v methanol: tolueen gebruikmaking LC-MS optima kwaliteit oplosmiddelen.
  2. Met een positieve verplaatsing micropipet, voeg oplosmiddel om de glazen flesjes en de monsters voegen in een verhouding van 1: 100,eerst door toevoeging van 990 pi oplosmiddel en vervolgens door toevoeging van 10 gl monster.
    OPMERKING: glas micropipetten worden gebruikt om te vermijden uitloging door de methyleenchloride of tolueen.
  3. Optioneel: Gebruik afstemmen mix de ionenmobiliteit kalibreren.
    Opmerking: Een API bron vaak uitlogen wanneer het regelmatig gebruikt als kalibratiestandaard. Als de kalibratie ionen niet in de spectra, vervolgens een mengsel kan worden bereid door het toevoegen van enkele van de standaardoplossing aan het monster bij een 1: 1000 verdunning.

4. Fourier Transform-Ion Cyclotron Resonance massaspectrometrie (FT-ICR MS) Analyse

  1. Stel het instrument om de "Operate" mode door te klikken op de knop te bedienen.
  2. Laad het monster in een monster spuit.
  3. Onder het tabblad API bron, stel de infusiesnelheid bij de 200 pl / h tarief.
  4. Stel de vernevelaar druk tot 1 bar en de verdampertemperatuur tot 300 ° C.
  5. Stel droog gas rate tot 1,2L / min en de temperatuur tot 220 ° C.
    LET OP: Deze procedure is van toepassing op zowel APPI en APCI.
  6. Stel het instrument op "Tune" mode door te klikken op de melodie knop. Een spectrum moeten verschijnen op het scherm.
    OPMERKING: Indien nodig, kan het instrument worden geoptimaliseerd om ionen transmissie en detectie in het m / z scala analyten verbeteren door de instrumentele parameters zoals spanning, rf frequenties en amplitudes. Merk op dat de massa spectrometer moet worden gekalibreerd.
  7. Stop "Tune" mode door te klikken op de stopknop.
  8. Stel het aantal scans tot gemiddeld, meestal tussen de 20-200 scans per massaspectrum, en druk op de overname-knop om een ​​massa spectrum te verwerven.
    Opmerking: Het gemiddelde meerdere spectra verbetert de algehele signaal-ruisverhouding door het verminderen van het lawaai en uitgebreid signaal voor lage abundantie 14.

5. Trapped Ion Mobility Spectrmetrie (TIMS) Analyse

  1. Enable "Chromatography" mode op de FT-ICR acquisitie programma.
  2. Enable "TIMS" modus door de schakelaar op de externe stroomonderbreker te TIMS.
    OPMERKING: De bij TIMS spanningen worden extern gecontroleerd vanaf het instrument. Een tweede software zal de ingang trechter van het instrument om de IMS-analyse uit te voeren controle.
  3. Schakel de aanvullende voorpomp en met behulp van de regelklep van de TIMS, stel de inlaat- en uitlaatdruk gewenste bereik (in dit experiment P1 werd ingesteld op 2,8 mbar en 1,4 mbar P2).
    OPMERKING: De externe pomp moet worden ingeschakeld enkele uren voorafgaand aan analyse dat de pomp is warm en dat de prestaties uniform tijdens de IMS analyse, aangezien veranderingen in gassnelheid fouten in de spectra veroorzaakt.
  4. Eerst identificeren het voltage dat nodig is om het IMS analyse uit te voeren; Dit wordt gedaan met een snelle, oppervlakkige zoeken over een breed spanningsbereik (250 V) op eenIMS lage resolutie (1 V / kader).
  5. Als de gebruikte spanningen genoeg om het gehele spectrum analyseren herhaal het experiment aanpassing van de TIMS een hogere resolutie analyse. Om dit te doen, verminderen de V / het frame tot 0,1 V en verander het aantal frames om alle AV oprit te dekken.
    OPMERKING: De gebruiker moet het aantal TIMS experimenten die zijn geaccumuleerd in de collisiecel voor de FT-ICR MS analyse optimaliseren.

6. Data Analysis

  1. Open de MS-gegevens in een data-analyse software.
  2. Stel de piek picking criteria die boven de 6 signal-to-noise selecteren en gebruik de "Find Peaks" -functie.
    Opmerking: Het resulterende spectrum wordt intern gekalibreerd volgens de eisen in de oplossing. Dit wordt gebruikt om de chemische reeksen te identificeren en vervolgens opnieuw gekalibreerd om de nauwkeurigheid voor breed scala elementaire opdracht verbeteren.
  3. Voer elementaire opdracht met behulp van een formule assignment gereedschap of software.
    OPMERKING: Formule grenzen van C 1-100 1-100 H N O 0-2 0-7 0-2 S, even en oneven elektronenconfiguraties, zijn toegestaan, en een massatolerantie van 0,5 ppm M + en [M + H] + -ionen vormen
  4. Importeer de IMS-MS-gegevens naar een data-analyse software en het genereren van een gemiddelde massa spectrum voor de gehele analytische bereik.
  5. Selecteer toppen boven 6 signaal-ruis. Met behulp van de serie die werd geïdentificeerd in de ultrahoge resolutie MS-analyse, intern herijken het spectrum
  6. Met behulp van de formule identificaties van de FT-ICR MS-analyse, het genereren van een lijst van al het doelwit m / z, en bewaar deze als "Flist.txt" in de map data. Deze lijst wordt gebruikt in de eerste stap van de gegevensverwerking
  7. Laden en uitvoeren voorzien script om een geëxtraheerde ionenchromatogram (EIC) voor elk doel m / z in de lijst te extraheren.
  8. Wijzig de python script voor het invoeren van het bestand directeury, de startspanning, de stapgrootte en het aantal stappen dat doel analyse 11.
  9. Voer het IMS deconvolutie script.
    LET OP: Deze zal elke EIC openen en identificeren van de pieken door iteratieve Gauss-fitting. De resultaten zullen output in Excel-formaat 13 zijn.
    Opmerking: Na montage, worden pieken onder een bepaald criterium uitgesloten, meestal op basis van de hoogte, breedte en ruimte van de piek (pieken onder een bepaalde breedte worden typisch uitgesloten van de analyse door ruis spikes).
  10. Gebruik makend van de tuning pieken, kalibreren de ionen mobiliteit van spanning voor de mobiliteit van de ionen 11. Dit kan omgezet in een botsing doorsnede met behulp van de Mason-Schamp vergelijking zijn.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

LEWAF analyse van TIMS-FT-ICR MS levert een tweedimensionale spectrum op basis van m / z en TIMS vangen spanning. Elk van de monsters, genomen op verschillende tijdstippen, kan dus worden gekarakteriseerd op basis van de veranderde chemische samenstelling, zoals waargenomen door verspreiding van chemische formules en isomere bijdrage die door de IMS (zie figuur 1). Meestal kan de m / z gegevens worden gebruikt om elementaire formules toewijzen aan de geanalyseerde pieken. Het gebruik van APLI maakt de analyse van moleculen met aromatische dubbele bindingen en met een grotere gevoeligheid 15, ioniserende een groot aantal moleculaire klassen (bijvoorbeeld, HC, O 1-4, 0-4 NO en SO 0-4) 13. Deze informatie is opgedeeld in percelen die de verdeling van punten als een functie van het heteroatoomgehalte in de formule heeft het koolstofatoom nummer weer, en de DBE formule. Hierdoor kan de veranderingen in de chemische formule voldoen als verschillen in functie van het aantal koolstofatomen en het aantal ringen en dubbele bindingen in het molecuul (zie figuur 2).

Tweedimensionale karakterisering van de monsters kunnen de monsters worden gekarakteriseerd door de m / z, ion formule en botsing doorsnede voor elk molecuul. Dit wordt geïllustreerd als een perceel van koolstofatomen versus mobiliteit, waarbij, in de kleur schaal, de DBE van het molecuul kan worden weergegeven. Dit maakt een correlatie van molecuulgrootte voor specifieke chemische families (dezelfde heteroatomen en DBE, zie figuur 3). De CCS informatie kan bij de analyse van de isomere inhoud, met veranderingen tussen analyses en informatie over mogelijke structuren voor het molecuul.

tp_upload / 55352 / 55352fig1.jpg "/>
Figuur 1. 2D-TIMS-FT-ICR MS van LEWAFs. Dit vertegenwoordigt de typische 2D spectrum verworven van de TIMS-FT-ICR MS voor de verzamelde na 24 uur fractie. Merk op hoe een trend wordt waargenomen in de data; het signaal in deze gegevens komen van zeer aromatische chemische structuren, die zeer gecondenseerd. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2
Figuur 2. DBE versus koolstofgetal. Een typische grafiek die de verdeling van opdrachten voor zes verschillende chemische klassen (HC, N, O, O 2 O 3 en OS). De x-as is het aantal koolstofatomen in de structuur en de y-as een dubbele binding equivalentie, beschreven door52 / eq1.jpg "/>. De kleur voor elk punt is de log van de intensiteit. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

figuur 3
Figuur 3. mobiliteit versus koolstofgetal. Deze grafiek toont de verandering omgekeerd mobiliteit, die lineair met de grootte en het aantal koolstofatomen plots, waarbij de kleurenschaal de DBE. Dezelfde zes klassen heteroatoom getoond individueel (HC, N, O, O 2 O 3 en OS). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Kritische stappen in het protocol

De chemische complexiteit van LEWAFs vereist nauwkeurige voorbereiding zodat de laboratoriumexperimenten nauwkeurig weergeven wat van nature voorkomt. Een geldige beoordeling van de gegevens hangt af van drie criteria: het minimaliseren van de introductie van artefacten hele monster hanteren (bijv, de voorbereiding van de LEWAF, bemonstering, extracties, en de voorbereiding van het monster voor analyse), het valideren van de experimentele protocol (dat wil zeggen, met behulp van donkere controles voor de foto-bestraling experiment), en valideren van het instrument prestatie (dat wil zeggen, het valideren van MS en IMS prestaties door het gebruik van normen).

Dataverwerking en interpretatie kan ook een uitdaging. De eerste uitdaging is de toewijzing van moleculaire formules om de waargenomen pieken. Dit vereist hoge nauwkeurigheid van massa om de mogelijke verkeerde toewijzing van de gegevens te voorkomen. IMS interpretatieook complex en vereist validatie. Het huidige systeem karakteriseert de gegevens als een reeks Gausse pieken binnen 5% afwijking van het experimentele spectrum en de data wordt vervolgens gefiltreerd om pieken die niet voldoen aan de piekbreedte, gebied, en signaal-ruisverhouding criteria verwijderen.

Wijzigingen en problemen oplossen

De bereide LEWAF kan worden gebruikt voor een aantal verschillende experimenten en analysetechnieken die het potentieel voor foto-oxidatie, microbiële afbraak, of een combinatie van beide onderzoeken. Deze kunnen dan worden beoordeeld op verschillende criteria, zoals de resulterende toxiciteit, de snelheid van de inname in een organisme, en de moleculaire karakterisering, proberen nieuwe moleculaire signaturen identificeren de afgewerkte vloeistof.

Een andere uitdaging kan de lagere gevoeligheid bij het uitvoeren van hoge IMS-resolutie analyse; Dit kan worden aangepakt door het aantal voorkomens in de botsingscel, increasing de algehele signaal-ruisverhouding van het monster. Een alternatieve oplossing is het drukverschil bij de ingang en uitgang van de analysator TIMS verminderen, typisch toenemende gevoeligheid.

Beperkingen van deze techniek

TIMS-FT-ICR MS kunnen worden toegepast in de LEWAF molecuulgewicht gebied (m / z = 100-900). Echter, de ionisatie bron (APLI) de aard van de moleculaire ionen die kunnen worden ingevoerd om de TIMS-FT-ICR MS te beperken. Daarom is de ionisatie stap moet worden aangepast om rekening te houden met de moleculaire klasse doelwit-of-interest. Deze bijzondere experiment gericht op de aromatische producten oxygenatie. Ionisatie andere bronnen, zoals electrospray ionisatie, luchtdruk foto-ionisatie, atmosferische druk chemische ionisatie, of laser desorptie ionisatie kan worden gebruikt voor aanvullende moleculaire klassen van LEWAF targeten. Vanwege de tijdschaal van de TIMS-FT-ICR MS-analyse, online Chromatographic scheiding niet mogelijk is; echter offline fractionering strategieën mogelijk.

Betekenis van deze techniek met betrekking tot alternatieve methoden

Het gebruik van APLI-TIMS-FT-ICR MS maakt de karakterisering van heteroatoom-PAK's, mogelijke chemische distributie evenals de isomere bijdrage van de moleculen. Meestal is dit beperkt tot PAK en geen van hun afbraakproducten. Echter, typische resultaten blijkt dat mettertijd er significante veranderingen in de verdeling van moleculen met zuivere koolstof verminderde tijd terwijl grotere hoeveelheden zuurstof moleculen waargenomen. Daarom kan de traditionele PAK analyse onvoldoende karakteriseren het monster. In tegenstelling tot andere chromatografische methoden, er geen beperking in molecuulgrootte door vluchtigheid eisen zoals GC. Ook de IMS meting geeft kenmerkende informatie over de moleculen structuur, die universeel is, in tegenstellingLC methoden.

Andere toepassingen van deze techniek

Deze techniek is niet beperkt tot de studie van LEWAFs, en het kan ook worden toegepast op de niet-gerichte analyse van complexe mengsels, in het bijzonder die met hoge isobaar daden die ultrahoge resolutie massa en mensen met isomere storingen die moeten worden opgelost vereisen. Dit kan worden toegepast op milieumonsters, zowel de gerichte analyse van contaminanten en de brede waaier analyse van opgeloste organische stof, olie en zelfs biologisch materiaal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs verklaren geen concurrerende financiële belangen.

Acknowledgments

Dit werk werd ondersteund door het National Institute of Health (Grant No. R00GM106414 om FFL). Wij willen graag de Advanced Mass Spectrometry Facility van Florida International University erkennen voor hun steun.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Reagents
methylene chloride, Optima Fisher Scientific DS-151-4 Used as received
methanol, Optima LC/MS Fisher Scientific A456-4 Used as received
toluene, Optima Fisher Scientific T291-4 Used as received
Na2SO4, Granular, Anhydrous Fisher Scientific S415-212 Combusted at 450 °C/Stored at 105 °C
Crude oil Various sources
Instant Ocean® Aquarium Systems SS1200 33 ppt salinity with 0.45 μm pore filtration
Name  Company Catalog Number Comments
Equipment
Suntext XLS+ Atlas Chicalo Ill, USA 1,500 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 7 T 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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  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. Sunlight creates oxygenated species in water-soluble fractions of Deepwater Horizon oil. J Hazard Mater. 280 (0), 636-643 (2014).
  3. Duesterloh, S., Short, J. W., Barron, M. G. Photoenhanced toxicity of weathered Alaska North Slope crude oil to the calanoid copepods Calanus marshallae and Metridia okhotensis. Environ Sci Technol. 36 (18), 3953-3959 (2002).
  4. Duxbury, C. L., Dixon, D. G., Greenberg, B. M. Effects of simulated solar radiation on the bioaccumulation of polycyclic aromatic hydrocarbons by the duckweed Lemna gibba. Environmental Toxicology and Chemistry. 16 (8), 1739-1748 (1997).
  5. Faksness, L. G., Altin, D., Nordtug, T., Daling, P. S., Hansen, B. H. Chemical comparison and acute toxicity of water accommodated fraction (WAF) of source and field collected Macondo oils from the Deepwater Horizon spill. Mar Pollut Bull. 91 (1), 222-229 (2015).
  6. Wang, J., et al. Biodegradation of dispersed Macondo crude oil by indigenous Gulf of Mexico microbial communities. Science of The Total Environment. 557-558, 453-468 (2016).
  7. McKenna, A. M., et al. Expansion of the analytical window for oil spill characterization by ultrahigh resolution mass spectrometry: beyond gas chromatography. Environ Sci Technol. 47 (13), 7530-7539 (2013).
  8. Fernandez-Lima, F. A., et al. Petroleum crude oil characterization by IMS-MS and FTICR MS. Anal Chem. 81 (24), 9941-9947 (2009).
  9. Benigni, P., Marin, R., Fernandez-Lima, F. Towards unsupervised polyaromatic hydrocarbons structural assignment from SA-TIMS-FTMS data. Int J Ion Mobil Spectrom. 18 (3), 151-157 (2015).
  10. Benigni, P., Thompson, C. J., Ridgeway, M. E., Park, M. A., Fernandez-Lima, F. Targeted high-resolution ion mobility separation coupled to ultrahigh-resolution mass spectrometry of endocrine disruptors in complex mixtures. Anal Chem. 87 (8), 4321-4325 (2015).
  11. Benigni, P., Fernandez-Lima, F. Oversampling Selective Accumulation Trapped Ion Mobility Spectrometry coupled to FT-ICR MS: Fundamentals and Applications. Analytical Chemistry. , (2016).
  12. Castellanos, A., et al. Fast Screening of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons using Trapped Ion Mobility Spectrometry Mass Spectrometry. Anal Methods. 6 (23), 9328-9332 (2014).
  13. Benigni, P., DeBord, J. D., Thompson, C. J., Gardinali, P., Fernandez-Lima, F. 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). Energy & Fuels. 30 (1), 196-203 (2016).
  14. Qi, Y., et al. Absorption-Mode Fourier Transform Mass Spectrometry: the Effects of Apodization and Phasing on Modified Protein Spectra. Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 24 (6), 828-834 (2013).
  15. Lababidi, S., Schrader, W. 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. Rapid Communications in Mass Spectrometry. 28 (12), 1345-1352 (2014).

Tags

Environmental Sciences ruwe olie ruwe olie zuurstof in de oceaan water ondergebracht fracties gevangen ionenmobiliteitsspectrometrie FT-ICR MS foto-bestraling
Chemische analyse van water opgevangen fracties van ruwe olieverontreiniging met behulp van TIMS-FT-ICR MS
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Benigni, P., Marin, R., Sandoval,More

Benigni, P., Marin, R., Sandoval, K., Gardinali, P., Fernandez-Lima, F. Chemical Analysis of Water-accommodated Fractions of Crude Oil Spills Using TIMS-FT-ICR MS. J. Vis. Exp. (121), e55352, doi:10.3791/55352 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter