Identifikace biomarkerů v ropě

Forenzní petrochemie je umění sledovat geochemii ropy pomocí ropných biomarkerů. Poměry chemických „biomarker“ sloučenin, jako jsou hopanoidy, diasterany a sterany, které jsou odolné vůči vlivům zvětrávání a jiným formám degradace, často nazývaným „molekulární fosilie“, jsou zásadní pro rozlišení různých zdrojů surové ropy.

V závislosti na tepelné zralosti, prostředí usazování a geografickém umístění/stáří může typ a koncentrace různých struktur hopanoidů a steranů poskytnout jedinečné identifikátory pro konkrétní zdroje ropy.

Plynová chromatografie (GC), používaná v geochemické a biomarker analýze těkavých a semi-těkavých částí vzorků ropy, je základním nástrojem pro forenzní analýzu ropy. Avšak použití komplexní dvourozměrné plynové chromatografie (GCxGC) bylo k charakterizaci ropy bylo široce přijato kvůli jeho možnostem při separaci komplexních směsí, které se pomocí stadndardní GC analyzují obtížně.

GCxGC separace je dosaženo spojením dvou chromatografických kolon komplementárních stacionárních fází v sérii pomocí modulačního zařízení, které posílá efluent z primární kolony do sekundární kolony v rychlých intervalech během primární separace, čímž účinně separuje analyty v obou dimenzích.

Výhodou GCxGC je nejen lepší chromatografické rozlišení, ale také snadno rozlišitelná speciace různých typů sloučenin díky strukturně seskupeným elučním pásmům nebo polím. Vyšší chromatografické rozlišení navíc poskytuje čistší hmotnostní spektra sloučenin v komplexních směsích.

V tomto aplikačním listu jsou identifikovány různé biomarkery ze vzorků shromážděných v různých geografických oblastí po celém světě pomocí robustního a snadno použitelného GCxGC systému, který obsahuje modulátor toku ve spojení s hmotnostním spektrometrem doby letu (TOFMS), který pomáhá při získání pohledu na věk, původ a forenzní otisky prstů z analyzovaných vzorků ropy.

Konfigurace a podmínky měření sytému LECO Pegasus BT 4D GCxGC:

GC systém: LECO GCxGC FLUX modulátor toku

• Nástřik: 2 μL kapalný nástřik, splitless při 310 °C
• Nosný plyn: He při 1.0 mL/min, konstantní průtok
• Kolona: 1D: Rxi-1ms, 60 m x 0.25 mm i.d. x 0.25 μm (Restek)
• Kolona: BPX-50, 1.91 m x 0.10 mm x 0.10 μm (1.6 m v sekundární peci a 0.31 m jako transfer line)
• Program pece: 15 min při 80 °C, rampa 1.5 °C/min do 335 °C, po dobu 10 min
• Sekundární pec: +40 °C (relativně k teplotě primární pece)
• Separační čas ve 2. dimenzi: 3.5 s, délka nástřiku 0.08 s
• Transfer line: 320 °C

MS detektor: LECO Pegasus BT 4D

• Teplota iontového zdroje: 250 °C
• Hmotnostní rozsah: 40-600 m/z
• Rychlost sběru dat: 200 spekter/s

LECO - Obrázek 1. GCxGC záznam středního topného oleje se zvětšeným vrstevnicovým diagramem pro oblast biomarkerů s označenými zajímavými hopany a sterany. Zobrazeny jsou také struktury pro Ts a Tm hopany

LECO Obrázek 2 - GCxGC záznam středního topného oleje z ropného tankeru Kirby. Osy X a Y odpovídají separačním časům první a druhé dimenze, přičemž osa Z představuje relativní intenzitu TIC signálu.