Нерастворимая сложная смесь

редактировать
Примеры небиоразложенной сырой нефти (вверху) и сильно биоразложенной (внизу) с указанной областью UCM. Обе хроматограммы были нормализованы таким образом, что их интегралы равны единице.

Неразрешенная сложная смесь (UCM ) или горб - особенность, часто наблюдаемая в данные газовой хроматографии (ГХ) сырой нефти и экстрактов организмов, подвергшихся воздействию нефти.

Причина появления горба UCM заключается в том, что ГХ не может разрешить и идентифицировать значительную часть углеводородов в сырой нефти. Разрешенные компоненты отображаются как пики, а UCM - как большой фон / платформа. В не- биоразложенных маслах UCM может составлять менее 50% общей площади хроматограммы, в то время как в биодеградированных маслах этот показатель может возрастать до более 90%. UCM также наблюдаются в некоторых очищенных фракциях, таких как смазочные масла и ссылки в них.

Одна из причин, по которой важно изучить природу UCM, заключается в том, что некоторые из них содержат токсичные компоненты, но лишь небольшой диапазон известных петрогенных токсичных веществ, таких как список USEPA из 16 полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), как правило, регулярно контролируются в окружающей среде.

Анализ углеводородной фракции сырой нефти с помощью ГХ показывает сложную смесь, содержащую многие тысячи отдельных компонентов. Компоненты, которые разрешаются с помощью GC, были тщательно изучены, например Однако, несмотря на применение многих аналитических методов, до недавнего времени было трудно разделить оставшиеся компоненты из-за большого количества совместно элюируемых соединений. На газовых хроматограммах зрелых нефтей видны выступающие пики н-алканов, которые отвлекают внимание от лежащей в основе неразрешенной сложной смеси (UCM) углеводородов, часто называемой «горбом». Такие процессы, как выветривание и биоразложение, приводят к относительному обогащению компонента UCM за счет удаления разделенных компонентов и создания новых соединений. Было показано, что как разделенные, так и нерастворенные компоненты масел подвержены одновременному биоразложению, то есть это не последовательный процесс, но из-за стойкости некоторых компонентов скорости биоразложения отдельных соединений сильно различаются. Фракция UCM часто представляет собой основной компонент углеводородов в загрязненных углеводородами отложениях (см. Ссылку в нем) и биоте, например Ряд исследований продемонстрировали, что воздействие компонентов внутри UCM в водной среде может повлиять на здоровье морских организмов, включая возможные гормональные нарушения, а высокие концентрации UCM в окружающей среде в значительной степени влияют на здоровье диких популяций.

Содержание

  • 1 Выветривание и биоразложение масел в морской среде
  • 2 Анализ углеводородов UCM
  • 3 Токсичность углеводородных компонентов UCM
  • 4 Полярные UCM
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки

Выветривание и биоразложение нефти в морской среде.

ВСМ в окружающей среде являются результатом сильно разложившихся нефтяных углеводородов, и после образования они могут оставаться в основном неизменными в отложениях в течение многих лет. Например, в 1969 году в результате разлива дизельного топлива нефти были загрязнены отложения солончака в США; к 1973 г. наблюдался только базовый горб, который оставался в основном неизменным в анаэробных отложениях в течение 30 лет. При исследовании возможности дальнейшей деградации нефти с преобладанием UCM был сделан вывод, что даже с использованием бактерий, специально адаптированных для сложных углеводородов UCM в в сочетании с обогащением питательными веществами скорость биоразложения все равно будет относительно низкой. Бактериальное разложение углеводородов является сложным процессом и будет зависеть от условий окружающей среды (например, аэробных или анаэробных, температуры, наличия питательных веществ, доступных видов бактерий и т. Д.).

Анализ углеводородов UCM

Относительно недавним аналитическим инструментом, который использовался для разделения UCM, является комплексный двухмерный GC (GC × GC). Этот мощный метод, предложенный Лю и Филлипсом, объединяет две колонки для ГХ с разными механизмами разделения: обычно первичную колонку, которая разделяет соединения на основе летучести, соединенную со второй короткой колонкой, которая разделяется по полярности. Две колонки соединены модулятором, устройством, которое улавливает, фокусирует и повторно вводит пики, которые элюируются из первой колонки во вторую колонку. Каждый пик, элюируемый из первой колонки (который может быть рядом пиков совместного элюирования), дополнительно разделяется на втором столбце. Второе разделение происходит быстро, что позволяет вводить последующие фракции из первой колонки без взаимного вмешательства. Dallüge et al. рассмотрены принципы, преимущества и основные характеристики этой методики. Одним из основных преимуществ является очень высокая разделяющая способность, что делает эту технику идеальной для определения состава сложных смесей. Другой важной особенностью ГХ × ГХ является то, что химически родственные соединения проявляются в виде упорядоченных структур на хроматограммах, то есть изомеры появляются в виде отдельных групп на хроматограмме в результате их аналогичного взаимодействия с фазой колонки второго измерения. Подробно рассмотрено использование GC × GC для характеристики сложных нефтехимических смесей. В большинстве исследований нефтехимических углеводородов с использованием GC × GC использовалось пламенно-ионизационное обнаружение (FID), но масс-спектрометрия (MS) необходима для получения структурной информации, необходимой для идентификации неизвестных соединений. В настоящее время только времяпролетный МС (ToF-MS) может обеспечить высокую скорость сбора данных, необходимую для анализа ГХ × ГХ.

Токсичность углеводородных компонентов UCM

Имеются убедительные доказательства того, что компоненты в некоторых UCM токсичны для морских организмов. Степень выведения мидий (также известная как кормовой корм) мидий снизилась на 40% после воздействия моноароматических UCM, полученных из норвежской сырой нефти. Токсичность моноароматических компонентов UCM была дополнительно подтверждена элегантной серией экспериментов с использованием трансплантации чистых и загрязненных мидий. Недавний анализ с помощью GC × GC-ToF-MS UCMs, извлеченных из тканей мидий, показал, что они содержат широкий спектр как известных, так и неизвестных соединений. Сравнительный анализ UCM, извлеченных из мидий, которые, как известно, обладают высокой, умеренной и низкой способностью к росту (SfG), показателем способности к росту и воспроизводству, показал, что разветвленные алкилбензолы представляют самый большой структурный класс в UCM мидий с низким SfG. ; также разветвленные изомеры алкил тетралинов, алкил инданов и алкил инденов были заметны у мидий, подвергшихся стрессу. Лабораторные тесты на токсичность с использованием как коммерчески доступных, так и специально синтезированных соединений показали, что такие разветвленные алкилированные структуры способны вызывать наблюдаемое плохое состояние здоровья мидий. Обратимые эффекты, наблюдаемые у мидий после воздействия углеводородов UCM, выявленные на сегодняшний день, соответствуют неспецифическому наркозному (также известному как исходный) способу токсического действия. Нет никаких доказательств того, что токсичные компоненты UCM могут биомагнифицировать через пищевую цепочку. Крабы (Carcinus maenas ), которых кормили мидиями, загрязненными экологически приемлемыми концентрациями разветвленных алкилбензолов, страдали нарушением поведения, но только небольшая концентрация соединений оставалась в средней кишке крабов. Сообщается, что в болотных отложениях, все еще загрязненных высокими концентрациями углеводородов UCM в результате разлива нефти на барже во Флориде в 1969 году (см. Выше), поведение и питание крабов-скрипачей (Uca pugnax ) были затронуты.

Полярные UCM

Большая часть прошлых исследований состава и токсичности углеводородов UCM была проведена Группой геохимии нефти и окружающей среды (PEGG) Университета Плимута, Великобритания. Помимо углеводородного UCM, масла также содержат более полярные соединения, например, содержащие кислород, серу или азот. Эти соединения могут быть очень растворимыми в воде и, следовательно, биодоступными для морских и водных организмов. Полярные ЦСМ присутствуют в пластовых водах нефтяных вышек и нефтеносных песков. Сообщалось, что полярная фракция UCM, экстрагированная из воды, добываемой нефтью в Северном море, вызывает гормональное нарушение за счет активности как агониста рецептора эстрогена, так и агониста рецептора андрогена. Постоянная озабоченность по поводу потенциальной токсичности компонентов в хвостохранилищах Нефтяных песков Атабаски (Канада) высветила необходимость идентификации присутствующих соединений. До недавнего времени такая положительная идентификация отдельных так называемых нафтеновых кислот в водах, добываемых из нефтеносных песков, до сих пор ускользала от характеристики, но недавнее исследование PEGG, представленное на конференции в 2010 году, показало, что с использованием нового GCxGC-TOF МС, оказалось возможным выделить и идентифицировать ряд новых соединений в таких очень сложных экстрактах. Одной из групп обнаруженных соединений были трициклические алмазоидные кислоты. Эти структуры ранее даже не рассматривались как нафтеновые кислоты и предполагают беспрецедентную степень биоразложения части нефти в нефтеносных песках.

См. Также

Ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-20 02:27:32
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте