質譜技術助力湖泊溶解性有機物組分研究
【化工儀器網 項目成果】近日，中國科學院東北地理與農業生態研究所水環境遙感學科組研究人員在湖泊溶解性有機物(DOM)研究中獲得進展，明確了DOM的組分與湖泊營養狀態的關系。相關研究成果發表于Water Research上。
溶解有機物(DOM)是一類具有復雜組成、結構和環境行為的有機混合物，廣義上的含義包括一切溶解于水中的有機化合物，主要來源于動植物殘體生化分解過程。DOM總存量達萬億噸，是全球水體有機碳的一個大的儲存庫，也是連接生命形態碳和無機碳的關鍵紐帶，在全球碳循環中意義重大。
湖泊中DOM的性質和濃度與人為活動、陸源輸入和浮游植物的生長密切相關。很多研究都表明，湖泊的營養狀態以及上述因素對DOM具有重要影響。但目前尚未在分子水平上明確富營養化對水體DOM組分的影響。研究人員結合了三維熒光技術和傅里葉變換離子回旋共振質譜(FT-ICR-MS)，確定了湖泊在浮游植物繁殖期間和之后沿營養梯度的DOM來源和分子組成。
三維熒光技術和傅里葉變換離子回旋共振質譜是DOM研究的常用技術。傅里葉變換離子回旋共振質譜法是一種根據給定磁場中的離子回旋頻率來測量離子質荷比的質譜分析方法。主要應用于復雜基體中復雜化合物結構鑒定、環境化學分析、合成生物學、代謝物及代謝組學、新生物能源研究中分析石油組分和新藥開發研究中小分子組織成像等科學領域。
此前就由研究者采用三維熒光光譜-平行因子法(EEM-PARAFAC)和傅里葉變換離子回旋共振質譜相結合的手段分析出20余種不同來源和性質的DOM分子, 并建立了這些分子與PARAFAC組分間的相關關系。
在改項研究中，研究人員發現，富營養化使水體DOM分子構成中的CHO%含量減少，含硫元素的雜原子化合物(CHOS%和CHNOS%)含量增加；富營養化湖泊中夏季水體DOM的分子穩定性要高于秋季，這與浮游植物群落的季節性演替有關；湖泊富營養化可能會導致水體中難降解的DOM化合物逐漸增多。
隨著城鎮化的發展，水體富營養化現象逐漸加劇，人類活動對于水生態系統中DOM的含量和特性的影響也越來越大。研究成果為闡明湖泊DOM在未來全球碳循環中的作用提供了重要的理論支撐，也有利于更深入地理解人類活動對碳循環的影響。
(資料來源： 東北地理與農業生態研究所)
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