結合化學計量法和FTICRMS快速定量解析混源油的新方法

發布時間：2019-03-07 10:01 原文鏈接：結合化學計量法和FTICRMS快速定量解析混源油的新方法

　　混源油在許多含油氣盆地普遍存在，特別是我國西部疊合盆地混源巖的解析是油氣成藏研究的重要內容之一。以多元統計學為基礎的化學計量學方法近年來已經成功應用于混源油的解析。前期，中國科學院廣州地球化學研究所研究員鄒艷榮課題組開發了以生物標志物濃度數據為基礎的化學計量學定量解析混源油組成的方法，并將其方法應用于塔里木盆地塔北地區海相混源油的研究。近期，該課題組與有機地化國家重點實驗室傅立葉變換離子回旋共振質譜（FT-ICR MS）儀器工程師蔣彬共同開發了一種結合化學計量法和FT-ICR MS快速定量解析混源油的新方法。

　　FT-ICR MS是研究原油極性組分、環境有機污染物及其代謝產物、海洋天然有機質等分子組成的最佳選擇。結合軟電離技術包括電噴霧電離（ESI）、大氣壓光致電離（APPI）等技術能有效分析復雜混合物中各極性化合物，包括含氧（石油酸等）含氮（中性鑒定氮等）含硫（硫醚噻吩等）化合物等。FT-ICR MS能選擇性地電離原油中極性化合物，特別適合于因生物降解等次生作用導致生物標志物損失的原油樣品的研究，且無需前處理步驟，能直接進樣分析，降低污染，快速高效。因此，開發基于FT-ICR MS的化學計量法具有巨大的應用潛力及實用價值，能實現混源油的快速定量解析。

　　該研究包括三個方面內容：（1）考察FT-ICR MS半定量原油中石油酸化合物的可行性，找出適用于半定量分析的石油酸化合物分子集；（2）半定量各人工混源油中石油酸化合物分子集分子的相對濃度；（3）將實驗得到的石油酸分子的相對濃度數據通過最小交替二乘法（ALS）解析混源油樣品，計算各端元油的貢獻和酸性化合物原始組成。首先通過加入氘代標樣考察發現：除了部分O2類化合物，大多數類型化合物都不適用于半定量分析，且不是所有的O2類化合物都適用于半定量分析（圖1a）；找出了一些重復性好、線性佳的適用于半定量分析的石油酸分子（圖1b）。然后對21個混源油樣品中滿足要求的石油酸分子進行半定量分析，建立一個由21個樣品的16個O2石油酸分子相對濃度的數據集，并利用ALS進行解析。ALS計算結果表明，通過此方法能較準確計算混源油中端元油的貢獻比例（圖2），還原各端元油石油酸分子組成（圖3）。

　　ALS-C1表示全部21個樣品的計算結果；ALS-C2表示14個樣品的計算結果（即去掉3個端元油和4個隨機樣品后）。

　　該圖表明：混源油的端元油組成可通過ALS-C預測，其準確性與數據集中端元油存在與否無關。

　　此方法的建立可以實現混源油的快速定量解析，且在漏油歸屬問題、植物油摻雜問題等方面也有很大的應用潛力。

　　該研究受中科院A類先導項目（XDA14010102和XDA14010103）、國家重大專項（2017ZX05008-002-020）和有機地球化學國家重點實驗室基金（SKLOGA2016-A08）的聯合資助。

　　研究成果近期發表在Analytical Chemistry 雜志上。

　　論文信息：Jiang, Bin； Zhan, Zhao-Wen*, Shi, Quan； Liao, Yuhong； Zou, Yan-Rong； Tian, Yankuan； Peng, Ping'an. Chemometric Unmixing of Petroleum Mixtures by Negative Ion ESI FT-ICR MS Analysis. Analytical Chemistry, 2019, 91(3): 2209-2215. DOI: 10.1021/acs.analchem.8b04790.