GC-MS的原理及应用

1、GC-MS的原理及应用,广州地球化学研究所 房忱琛,一、气相色谱-质谱联用仪器系统 1、GC-MS系统的组成 2、GC-MS联用中的主要技术问题 3、GC-MS的常用测定方法 二、气相色谱-质谱联用技术的应用 松辽盆地南部嫩江组烃源岩干酪根的选择性化学降解,1、GC-MS系统的组成,真空系统,气相色谱的主要组成部分,样品各组分在流动相和固定相中的分配情况不同来进行分离。 与固定相作用较强的组分，较慢流出色谱柱，从而得以分离。,气相色谱仪和质谱仪联用技术中着重要解决两个技术问题。 1、仪器接口 接口技术中要解决的问题是气相色谱仪的大气压的工作条件和质谱仪的真空工作条件的联接和匹配。接口要把气相色

2、谱柱流出物中的载气尽可能多的除去，同时保留和浓缩待测物，使近似大气压的气流转变成适合离子化装置的粗真空，并协调色谱仪和质谱仪的工作流量。 2、扫描速度 由于气相色谱峰很窄，有的仅几秒钟时间，一个完整的色谱峰通常需要至少6个以上数据点。这样就要求质谱仪有较高的扫描速度，才能在很短的时间内完成多次全质量范围的质量扫描。另一方面，要求质谱仪能很快在不同的质量数之间来回切换，以满足选择离子检测的需要。,2、GC-MS联用中的主要技术问题,总离子流色谱法（total ionization chromatography，TIC） 类似于GC 图谱，用于定量。,3、GC-MS的常用测定方法,反复扫描法（re

3、petitive scanning method，RSM）按一定间隔时间反复扫描，自动测量、运算，制得各个组分的质谱图，可进行定性。 质量色谱法（mass chromatography，MC）记录具有某质荷比的离子强度随时间变化图谱。在选定的质量范围内，任何一个质量数都有与总离子流色谱图相似的质量色谱图。 选择性离子监测（selected ion monitoring，SIM） 对选定的某个或数个特征质量峰进行单离子或多离子检测，获得这些离子流强度随时间的变化曲线。其检测灵敏度较总离子流检测高2-3个数量级。,气相色谱-质谱联用技术的应用,色谱仪有很强的分离混合物的能力，但是对化合物定性的能力

4、差。 而质谱本身无分离混合物的能力，但是能用来测定化合物的相对分子质量和化学结构，是一个优良的定性工具。 因此，GC-MS联用在分析检测和研究的许多领域中起着越来越重要的作用，特别是在许多有机化合物常规监测工作中成为一种必备的工具。,松辽盆地南部嫩江组烃源岩干酪根的选择性化学降解,1、实验 2、结果和讨论 3、结论,干酪根是沉积岩中既不溶于含水的碱性溶剂，也不溶于普通有机溶剂的有机组分，它泛指一切成油型、成煤型的有机物质，但不包括现在沉积物中的腐殖物质。 大量研究表明，干酪根中结合的生物标志化合物可以避免各种后生作用所产生的影响而保留其形成时的原始信息, 因此干酪根的组成和结构一直是有机地球化

5、学研究的一个重要内容.,干酪根,选择性化学降解,选择性化学降解是干酪根组成和结构研究的重要手段， 可从不可溶的干酪根大分子中释放出大量色谱可检测的生物标志化合物。 多个有选择性的化学降解方法的同时使用可对键合在干酪根中的生标化合物进行精细的区分及详细探讨。,研究中采用的样品取自松辽盆地南部海坨子油田花37井嫩江组一段(1288.5 m)。 首先使用重蒸过的三氯甲烷对制备得到的干酪根样品进行索氏抽提72h, 将抽提过的干酪根样品烘干, 然后依次进行下列选择性化学降解.,1、实验,一元脂肪酸、二元脂肪酸,正构烷烃、一元脂肪酸、脂肪醇,噻吩类化合物,碱性和酸性组分,2 结果和讨论,可溶有机质中饱和烃

6、的色谱图,Ro=0.40% Pr/Ph=4.11,C31,2.1 碱性水解产物,干酪根碱性水解中碱性组分的总离子流图,C17,C33,C14,C22,干酪根碱性水解中酸性组分的总离子流图,C13,C22,C16,C17,C13,2.2 断醚产物,干酪根断醚产物的总离子流图,噻吩,2.3 断硫键产物,干酪根断硫键产物的总离子流图,C14,C16,C24,C14,C20,C16,C33,C18,2.4 四氧化钌氧化产物,四氧化钌氧化产物的总离子流图,C10,C30,C14,C22,C6,C25,3 结论,综上所述, 通过干酪根的选择性化学降解可以断裂出大量的生物标志化合物. 该干酪根降解产物以脂肪酸和脂肪醇为主, 它们的主要分布特征揭示其前体主要以菌藻类来源为主, 在干酪根形成早期通过各种化学键结合到干酪根结构中的.,由于它们可以免受各种地球化学作用的影响, 保留下其形成时的母质及古沉积环境信息, 因此可用于烃源岩中有机质来源及古沉积环境的进一步研究. 同时, 研究表明该干酪根后期可能通过硫键和其他方式结合进了少量高等植物来源的有机质.,参考文献,1.汪正范,杨树民,吴侔天等. 2001.色谱连用技术.北京:化学工业出版社 2.卢双舫,张敏.2008.油气地球化学.北京:石油工业出版社 3.中国科学院