Analysis of Biomarkers in Crude Oil Using the Agilent 7200 GC/Q-TOF

Význam tématu

Analýza biomarkerů v surové ropě umožňuje určovat původ ropy, hodnotit stupeň zrání a identifikovat zdroje znečištění. Díky stabilitě a specifickému výskytu sloučenin, jako jsou dibenzothiofeny, hopany či sterany, se tato metodika uplatňuje v petrochemii, environmentální forenzní analýze i geochemii.

Cíle a přehled studie / článku

Studie demonstruje schopnosti systému Agilent 7200 GC/Q-TOF analyzovat biomarkery v surové ropě bez předchozí frakcionace. Autoři se zaměřili na kvantifikaci alkyl-dibenzothiofenů, hopanů a steranů pomocí vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrie s přesnou hmotností a MS/MS režimem.

Použitá metodika

Bylo analyzováno 100 mg surové ropy extrahované v 10 mL hexanu sonikací, po centrifugaci bylo 1 mL supernatantu zředěno na koncentraci 1 mg/mL. GC podmínky: program pece 50 °C (1 min) → +10 °C/min → 320 °C (8 min), vstřik 1 µL v režimu splitless, průtok Heliem 1,5 mL/min. MS režim: EI, full scan 40–500 Da, 5 Hz; pro sterany MS/MS režim s CE 10 eV.

Použitá instrumentace

• Agilent 7890A GC systém se split/splitless vstřikovacím portem
• Kolonka DB-5MS (30 m × 0,25 mm, 0,25 µm)
• Agilent 7200 Q-TOF hmotnostní spektrometr

Hlavní výsledky a diskuse

Přesné hmotnosti (±5 ppm) umožnily selektivní extrakci iontů dibenzothiofenu (m/z 184,0341) s potlačením interferencí, obdobně byly detekovány C1-DBT (m/z 198,0498) a C2-DBT (m/z 212,0645). Hopany při m/z 191,1794 vykázaly vyšší signál-šum oproti klasickému SIM. Sterany byly úspěšně analyzovány v MS/MS módu přechodem 400 > 217,1951 s výrazně lepší selektivitou.

Přínosy a praktické využití metody

• Eliminace frakcionace šetří čas i spotřebu rozpouštědel
• Jednorozběhová analýza více tříd biomarkerů
• Přesná selektivita díky vysokému rozlišení a MS/MS
• Využití v charakterizaci ropy, forenzní analýze úniků i QA/QC petrochemických výrobků

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozvoj nekonvenčních (untargeted) analýz biomarkerů s plnospektrálními daty, aplikace pokročilých algoritmů a strojového učení, integrace s LC-MS a FT-ICR MS a vývoj přenosných GC/Q-TOF systémů pro rychlé nasazení v terénu.

Závěr

Systém Agilent 7200 GC/Q-TOF prokázal vysokou účinnost a selektivitu v analýze biomarkerů surové ropy bez potřeby frakcionace. Kombinace vysokého rozlišení, přesné hmotnosti a MS/MS režimu umožňuje robustní cílené i necílené sledování klíčových petrochemických indikátorů.

Reference

1. Z. Wang a M. Fingas, Developments in the analysis of petroleum hydrocarbons in oils, petroleum products and oil-spill-related environmental samples by gas chromatography, J. Chromatogr. A 774 (1997) 51-78
2. Z. Wang, M. Fingas, C. Yang a B. Hollebone, Biomarker Fingerprinting: Application and Limitation for Correlation and Source Identification of Oils and Petroleum Products, Prep. Pap.-Am. Chem. Soc., Div. Fuel Chem. 49 (1) (2004) 331-334