Characterization of Naphthenic Acids from Athabasca Oil Sands Using Electrospray Ionization:  The Significant Influence of Solvents

Abstract

There is a need to develop routine and rugged methods for the characterization of oil sands naphthenic acids present in natural waters and contaminated soils. Mass spectra of naphthenic acids, obtained using a variant of electrospray ionization coupled with a Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer, are shown here to vary greatly, reflecting their dependence on solubilities of the acids in organic solvents. The solubilities of components in, for example, 1-octanol (similar solvent to fatty tissue) compared to polar solvents such as methanol or acetonitrile are used here as a surrogate to indicate the more bioavailable or toxic components of naphthenic acids in natural waters. Monocarboxylic compounds (CnH2n+zO2) in the z=-4, -6, and -12 (2-, 3-, and 6-ring naphthenic acids, respectively) family in the carbon number range of 13-19 were prevalent in all solvent systems. The surrogate method is intended to serve as a guide in the isolation of principle toxic components, which in turn supports efforts to remediate oil sands contaminated soils and groundwater.

Ácidos naftênicos no petróleo

“…A ação da biodegradação é citada como responsável pelo aumento dos compostos ácidos e dos compostos contendo nitrogênio e, pela redução em compostos parafínicos. 19,20 Eles são constituintes naturais do betume, do petróleo e de várias frações de destilado dessa matriz, sendo que a concentração dos ácidos naftênicos aumenta nos cortes com ponto de ebulição entre 250 e 400 ºC. 2,5,[21][22][23] Além do petróleo e do betume, os ácidos naftênicos são encontrados nas águas residuárias, resultantes do processo de extração do betume de óleos, como no caso das areias de Atabasca, próximo ao Forte McMurray em Alberta, Canadá.…”

“…Fórmula empírica e massas moleculares (M) dos ácidos naftênicos que têm a fórmula C n H 2n+Z O 2 com n número de carbonos (17)(18)(19)(20)(21)(22)(23)(24)(25) O efeito de naftenatos de sódio no transporte de água e nos processos de troca gasosa foi examinado em raízes e folhas de álamos, por Kamaluddin e Zwiazek, 54 que concluíram que houve uma inibição metabólica causada pelos sais sódicos de ácidos naftênicos, manifestada na forma de redução de atividade de água nas raízes, trocas gasosas e crescimento das folhas.…”

“…A técnica pode ser usada diretamente no óleo cru e, portanto, não requer uma prévia separação ou derivatização. 5,11,19 Recentes aplicações da técnica FT-ICR MS para análise de ácidos naftênicos mostraram ser fortemente dependente da escolha de solventes. 11,19 Uma nova técnica de separação e análise espectrométrica foi desenvolvida por Gabryelski e Froese 137 para caracterizar ácidos naftênicos de amostras comerciais e naturais.…”

“…5,11,18,19 O estudo dos ácidos naftênicos é relevante, tanto do ponto de vista analítico, como da tecnologia de refino do petróleo, pois, além de apresentar concentrações baixíssimas, pertence a uma matriz complexa de grande interesse econômico.…”

Application of Clustering Methods for Interpretation of Petroleum Spectra from Negative-Mode ESI FT-ICR MS

“…1 FT-ICR MS was shown to be effective for identifying the molecular composition of crude oils. [2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12] One of the most important goals of petroleomics is to predict the reactivities and properties of crude oils based on molecular information, which is obtained using high-resolution mass spectroscopy. Interpretation of high-resolution mass spectra can cause difficulties because of the large amounts of information contained in each spectrum.…”