Гопаны в нефтях и методика их изучения
Курсовой проект - Геодезия и Геология
Другие курсовые по предмету Геодезия и Геология
за, формируется на стадии катагенеза, но их количество и состав в значительной степени предопределены особенностями исходной биомассы, количеством и характером превращений органического вещества в диагенезе. Многие углеводороды и близкородственные им соединения, обнаруженные в нефтях, наследуют структуру молекул липидной части живого вещества, а промежуточные продукты их биогеохимических превращений наблюдаются в органическом веществе современных осадков.
Ранее состав и распределение углеводородов-биомаркёров изучался методом газожидкостной хроматографии.
В настоящее время ведущую роль в изучении состава и распределения биометок нефтей, играет метод хроматомасс-спектрометрии. Типичный хроматомасс-спектрометр, используемый для анализов биометок, состоит из газового хроматографа последовательно соединённого с масс-спектрометром. Изучаемая жидкость вводится в газовый хроматограф, где различные составляющие его компоненты разделяются в соответствии со скоростями их перемещения через газово-хроматографическую колонку. Разделение насыщенных углеводородов производится в соответствии с молекулярным весом и летучести компонентов. Разделённые компоненты смеси покидают друг за другом газовый хроматограф и попадают в масс-спектрометрическую ионизационную камеру, где они анализируются в той же последовательности. Далее каждый компонент, попадающий в масс-спектрометр, бомбардируется пучком электронов высокой энергии, ионизирующих молекулы путём выбивания одного электрона (рисунок 4 [2]).
Молекулы и фрагментарные ионы, полученные этим способом, различаются по массе, в большинстве своём имеют одинаковый заряд +1. И только благодаря этому их различию в отношениях молекулярной массы к заряду, вызванных отличием масс, они могут быть разделены в магнитном поле или квадрополе. После чего разделенные ионы подходят к детектору ионного захвата, где относительное количество массы каждого иона записывается. Полная запись содержания и масс всех ионов, образованных из начальных компонент, называется их масс спектром. Собственно масс-спектр изображает зависимость интенсивности сигнала (ордината) от сооотношения массы к заряду (m/z, абцисса) для различных заряженных продуктов, образовавшихся при распаде вещества. Постольку поскольку заряд z обычно равен единице, отношение m/z в действительности отвечает массе иона. Различные классы фрагментарных биомаркёров имеют характерные для каждого из них пути в масс-спектрометре, зависящие от их молекулярной структуры. Фактически, в ХМ-МС вначале получают хроматограмму полного ионного тока (как в газо-жидкостной хроматографии). Затем с помощью квадрупольного масспектрометра возможно разделение этого полного ионного тока на фрагменты определённой массы.
Для отдельного хромотографического пика, вымывающегося из колонки, обычно снимают несколько полных масс-спектров (от трёх до десяти). Для этого необходимо очень быстрое сканирование масс (за время от 0.1 до нескольких секунд) и запись их в цифровом виде на компьютер одновременно с фиксацией времени удерживания соединений. В зависимости от количества соединений, введённых в хроматограф, количество сканирований может быть очень большим и достигать нескольких тысяч. Впоследствии возможна компьютерная обработка полученных данных, то есть получение масс спектров для любого пика хроматограммы. Кроме того, компьютерная обработка масс-спектров позволяет различать индивидуальные соединения, имеющие близкие времена удерживания и элюирующиеся на газовой хроматограмме в виде единого пика. Компьютерная обработка также позволяет просканировать всю хроматограмму по определенным фрагментным или молекулярным ионам и получить так называемые масс-фрагментограммы или масс-хроматограммы. Это бывает полезно, если есть необходимость проследить распределение индивидуальных соединений какого-либо гомологического ряда или соединений, обладающих близким структурным строением. Так, например, тритерпановые хорошо иллюстрируются масс-фрагментограммой по - m/z 191. [2]
Хромато-масс-спектрометрические исследования насыщенных углеводородов проводились на системе, включающей газовый хроматограф 6890, имеющий интерфейс с высокоэффективным масс-селективным детектором Agilent 5973N. Хроматограф снабжен кварцевой капиллярной колонкой длиной 30м, а диаметром 0,25 мм, импрегнированной фазой HP-5MS. В качестве газа-носителя служил гелий со скоростью потока 1мл/мин. Температура испарителя 300С. Ввод пробы проводился без деления потока. Изометрическая площадка длительностью 4 мин. Программирование подъема температуры осуществлялось от 100С до 290С со скоростью 4С в мин с последующей изотермой в течение 20 мин. Ионизирующее напряжение источника-70eV, температура источника - 230С. Идентификация соединений осуществлялась по временам удерживания, которые могут меняться в зависимости от условий съемки, путем сравнения полученных масс-фрагментограмм с уже имеющимися спекторами в библиотеке системы и опубликованными данными.
При компьютерной обработке хроматограмм очень полезно проводить их реконструкции по наиболее характерному для гопанов фрагментарному иону с m/e 191. Схема распада гопана под воздействием электронного удара представлена на рис.5.
Рис.5. Схема распада гопана под воздействием электронного удара [2].
На распечатанной масс-фрагментограмме можно идентифицировать пики гопанов, стеранов или терпанов по анал?/p>