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Porphyrine

 
     
  durch Tetrapyrrol-Ring (Tetrapyrrol) charakterisierte Biomarker, häufig mit Nickel-oder Vanadyl-Ion im Ringzentrum. Porphyrine stammen aus Chlorophyll und Häm. Chlorophyll besitzt Magnesium und Häm Eisen als Zentralatom. Während der frühen Diagenese wird das Magnesium-Ion aus dem Chlorophyll entfernt (Demetallierung). Nach Verlust unterschiedlicher funktioneller Gruppen kommt es im Sediment während der späten Diagenese zur erneuten Bindung eines Ions (Chelatisierung). Im Erdöl läuft dieser Austausch mit den dort häufigsten Metallen Nickel oder Vanadium ab. In einigen Kohlen wurden Ionen von Eisen (Fe3+), Gallium (Ga3+) und Mangan (Mn3+) an die Porphyrine gebunden nachgewiesen, jedoch bilden sich in den überwiegenden Fällen Nickel- und Vanadyl-Porphyrine. Porphyrine treten in unterschiedlichen Strukturen auf. Häufig ist es das Desoxophylloerythroetioporphyrin (DPEP) und das Etio-Porphyrin (Abb.), welche sich durch nur geringe strukturelle Unterschiede der Substituenten des Ringsystems auszeichnen.


Das Vanadium-Porphyrin/Nickel-Porphyrin-Verhältnis dient als Biomarker-Verhältnis, da es hauptsächlich durch unterschiedliche Bildungsbedingungen im Sediment bestimmt wird. In stark reduzierenden marinen Sedimenten wird Meerwassersulfat durch bakterielle Reduktion zu Sulfid umgewandelt, welches bevorzugt mit Ni2+-Ionen schwerlösliches Nickelsulfid bildet. Dadurch sind die Nickel-Ionen der Lösung entzogen, und somit stehen nur Vanadyl-Ionen (VO2+) zur Komplexbildung mit Porphyrinen zur Verfügung. Unter schwach reduzierenden Bedingungen findet keine Sulfatreduktion statt, so dass Nickel- und Vanadyl-Ionen um die Komplexbildung mit dem Tetrapyrrolring konkurrieren. Da die Komplexbildungskonstante der Nickelkomplexe grösser als die der Vanadylkomplexe ist, bilden sich dann bevorzugt Nickelkomplexe. Literatur: Becker, S. (1998): Multianalytische Charakterisierung von Erdölen zur Verursacherbestimmung bei Ölschadensfällen. - Göttingen.

PorphyrinePorphyrine: Strukturformel des Desoxophylloerythroetioporphyrins (DPEP) und des Etio-Porphyrins (M=Ni2+, VO2+).
 
 

 

 

 
 
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