[发明专利]一种天然气中微量烃类化合物单体烃碳同位素分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种天然气的测试方法，具体为天然气中微量烃类化合物单体烃的碳同位素分析测试方法。

背景技术

随着的稳定同位素比值(如¹³C/¹²C、²H/¹H、¹⁸O/¹⁶O、¹⁵N/¹⁴N等)在地球科学、生态学、环境科学等方面的研究深入，其传统的全样品同位素比值分析(Bulk Sample Isotope Analysis，BSIA)已无法满足研究的需要。自上个世纪80年代末以来，样品分离技术的提高及气相色谱(Gas Chromatography，GC)与稳定同位素比率质谱计(Isotope Ratio Mass Spectrometry，IRMS)的成功对接，使特定分子化合物的同位素比值分析(Compound Specific Isotope Analysis，CSIA)成为现实。特别是以碳同位素在自然界中的特殊地位，使其同位素组成在油气地质学、环境科学、生物医学、考古学、食品科学等方面的应用研究日益广泛，成为相关领域研究不可替代的手段。

在油气地质学特别是在油气地球化学研究方面，通过研究天然气中常规组分的碳同位素组成特征(如：CH₄、C₂H₆、C₃H₈)，对确定天然气的形成、运移、集聚以及气源对比、生烃潜力评价等都有着重要的理论与实际意义。对于常规含量天然气的碳分析研究，已有很多报道。而关于天然气中微量烃类化合物的碳同位素测试析方法研究一直以来进展不大特别。这首先要归因于这些烃类化合物含量较低(大多在10ppm～10³ppm之间)，一般无法达到同位素比率质谱计的正常检测限；除此，由于这些烃类化合物种类及异构体较多，其定性也较为复杂，这一定程度上也限制了碳同位素组成分析。随着油气地球化学研究的深入，常规烃类化合物的同位素组成特征信息已逐渐无法解释油气在形成、运移、聚集过程中所包涵的复杂的地质信息。而微量烃类化合物的碳同位素组成研究对于有效的解决上述复杂问题具有重要的意义。

在传统上，对微量化合物的富集主要是通过低温冷冻捕集法，这种方法在样品的常规定性、定量分析中起到了重要的作用，但是这种方法在操作上程序繁杂，重复性差。如果利用此方法对样品进行富集并进行同位素分析，在操作的过程中极容易导致大的同位素分馏。其次，如何在数秒内使富集的样品在不引起色谱峰展宽的前提下快速的转移到色谱柱内也是一个难以克服的问题。因此这也促使亟需寻找一种方便、快捷且不容易引起同位素分馏的前处理富集方法来完成天然气中微量烃类化合物的碳同位素分析。

固相微萃取(Solid-phase Micro-extraction，SPME)技术是20世纪90年代由加拿大科学家Pawliszyn等在固相萃取(Solid-phase Extraction，SPE)基础上建立并发展起来的一种样品前处理技术，SPME的理论是基于待分析物在样品基质和萃介质(涂层)之间存在的分配系数实现的。它摒弃了固相萃取技术需要柱填充物和使用溶剂洗脱-解吸附的不足，只要一支类似进样器的装置即可完成样品全部前处理，并通过色谱进样口提供温度完成解吸和进样。它是一种集萃取、浓缩、解吸、进样于一体的样品前处理新技术，具有样品用量少、选择性高、使用方便、快捷等优点。SPME技术，作为分析化学研究的一个新的热门课题，已引起人们对它的广泛关注。SPME技术具有广阔的发展前景，基本实现了与其它仪器如有机质谱SPME-GC/MS、液相色谱SPME-HPLC、毛细管电泳SPME-CE等仪器的联用并在环境污染物的检测、药物分析、食品检测生物分析等诸多分析测试领域起到了举足轻重的作用的报道。