在这个能源驱动的时代，石油不仅是工业的血液，更是国家经济发展的命脉。石油的起源、成分和品质一直是地质学家和能源行业关注的焦点。然而，石油是一种非常复杂的混合物，含有成千上万种化学成分。在石油分析中一个常用的方法是气相色谱-质谱联用法（GC-MS），它可以对石油中的挥发性成分，如饱和烃、芳香烃等进行定性、定量分析，然而该方法无法覆盖所有的石油成分，例如石油中低浓度、共洗脱的极性成分等无法被检测到，恰恰这些极性成分的表征对于理解腐蚀、催化剂中毒、焦炭形成和致密乳液等问题十分重要。
2008年，A.G. Marshall和R.P. Rodgers等人[1]首次将超高分辨率的磁共振质谱仪（MRMS，亦称作FTICR MS，傅里叶变换离子回旋共振质谱）应用于石油样品的表征。基于MRMS的超高质量分辨率和超高质量精度，使得科学家们能够对石油中复杂的分子组成进行深入分析，从而揭示了石油中成千上万种化合物的详细化学结构和元素组成（图1）。磁共振质谱技术的引入，使石油的分析正式步入了“石油组学”时代。
实验部分
采用7T solariX 2xR磁共振质谱仪，在负离子模式下使用ESI源进行数据采集，质量范围m/z 150-2000，瞬态条件为8M，谱图累加300次。采集后的数据通过DataAnalysis软件以同系氮化合物（CcHhN1）进行内部校准，使用Composer软件 (Sierra Analytics) 进行自动化分子式归属和数据可视化。
结果与讨论
图2：（A）湖泊原油样本的ESI(-) 质谱图；（B）海洋原油样本的ESI(-) 质谱图；（C）杂原子分布图；（D）Nx、Oy和 NxOy的三元三角
图3：布鲁克磁共振质谱石油组学方案
结论
本文展示了布鲁克磁共振质谱仪对四种原油样本中极性化合物的深入表征，借助于其超高分辨率和超高质量精度，可以直接对原油样本中的数千种极性化合物进行精确识别。布鲁克为石油组学表征提供了全面的方案，涵盖了7T、12T和15T三种不同磁场强度的磁共振质谱仪，满足不同场景的石油分析需求，此外，这些系统可配备ESI、APCI、APPI、GC-APCI和MALDI等多种离子源技术，覆盖石油中不同极性的化合物，最后通过自动化软件完成分子式归属和可视化，实现了对石油分子组成的全面表征。
参考文献
[1] Marshall, Alan G. and Ryan P. Rodgers. Proceedings of the National Academy of Sciences 105 (2008): 18090 - 18095.
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