Speciation and δ34S analysis of volatile organic compounds in crude oil by GC-MC-ICP-MS using the Thermo Scientific GCI 300 Interface

Význam tématu

Síra jako 10. nejhojnější prvek Země se v organických sloučeninách vyskytuje široce. Měření izotopického poměru δ34S u jednotlivých sloučenin v surové ropě poskytuje cenné informace o geologickém původu vzorku i o procesech, jakými prošel, například termochemické redukci síranů.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem této technické studie bylo demonstrovat využití spojení plynové chromatografie s multikolektorovým ICP-MS za pomoci rozhraní GCI 300 pro cílenou analýzu δ34S individuálních těkavých organosirných sloučenin v různých typech surové ropy.

Použitá metodika

Metodika zahrnovala

• Přípravu čtyř vzorků surové ropy ředěním 1:200 v hexanu a filtraci
• Přidání interního standardu 3-hexylthiophenu do každé suspenze
• Oddělení sloučenin na kolóně 30 m × 0,25 mm × 0,25 µm s teplotním programem 100–300 °C
• Zajištění stabilního izotopového signálu přidáním SF6 do plazmatu
• Kalibraci surových izotopových poměrů δ34S vůči referenčním materiálům EA-IRMS
• Korekci driftu izotopových poměrů na základě lineárního vztahu mezi poměrem izotopů a rychlostí změny signálu

Použitá instrumentace

• Plynový chromatograf Trace 1310
• Rozhraní GCI 300 pro připojení GC k ICP-MS
• Multikolektorový ICP-MS Neptune Plus s mediáním rozlišením
• Programovatelný vstřikovací port PTV ve splitless módu
• Nosný plyn helium, přídavný plyn SF6

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza čtyř surových olejů (Bryan Mount, Basrah Light, Saudi Light, Saudi Medium) odhalila 11 hlavních organosirných sloučenin, rozlišených podle retenčního času. Hodnoty δ34S se mezi sloučeninami lišily o 2–3 ‰, což ukazuje na omezenou termochemickou redukci síranů v paleookolí. Vybrané sloučeniny vykázaly až 5 ‰ rozdíl, zatímco konzistentní rozložení izotopových hodnot mezi vzorky odráží vazbu na molekulovou strukturu.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje

• Stanovení δ34S u jednotlivých organosirných sloučenin v komplexních směsích
• Určení geologického původu surové ropy
• Detekci termochemické redukce síranů v geologické historii

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávaný rozvoj techniky zahrnuje

• Rozšíření spektra analyzovatelných organosirných sloučenin
• Automatizaci korekcí driftu izotopových poměrů
• Integraci s dalšími chromatografickými technikami a vyšším rozlišením ICP-MS
• Využití v forenzní geochemii, environmentální analytice a paleoenvironmentálních studiích

Závěr

Kombinace plynové chromatografie a multikolektorového ICP-MS s rozhraním GCI 300 se ukázala jako reprodukovatelná a vysoce citlivá pro analýzu δ34S u těkavých organosirných sloučenin v surové ropě. Metoda poskytuje spolehlivé informace o původu vzorku i o termochemických procesech, které proběhly v minulosti.

Reference

1. Seal RR. Rev. Mineral. Geochemistry. 2006;61:633–677.
2. Amrani A, Sessions AL, Adkins JF. Anal. Chem. 2009;81:9027–9034.
3. Li S et al. Org. Geochem. 2015;78:1–22.
4. Gvirtzman Z et al. Geochim. Cosmochim. Acta. 2015;167:144–161.
5. Greenwood PF et al. In: Grice K, editor. Principles and Practice of Analytical Techniques in Geosciences. 2015:285–312.
6. Krupp EM, Donard OFX. Int. J. Mass Spectrom. 2005;242:233–242.
7. Hirata T et al. J. Anal. At. Spectrom. 2003;18:1283.
8. Kimura JI et al. J. Anal. At. Spectrom. 2016;31:790–800.
9. von Quadt A et al. J. Anal. At. Spectrom. 2016;31:658–665.