质谱技术助力湖泊溶解性有机物组分研究

　　【化工仪器网 项目成果】近日，中国科学院东北地理与农业生态研究所水环境遥感学科组研究人员在湖泊溶解性有机物(DOM)研究中获得进展，明确了DOM的组分与湖泊营养状态的关系。相关研究成果发表于Water Research上。
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　　溶解有机物(DOM)是一类具有复杂组成、结构和环境行为的有机混合物，广义上的含义包括一切溶解于水中的有机化合物，主要来源于动植物残体生化分解过程。DOM总存量达万亿吨，是全球水体有机碳的一个大的储存库，也是连接生命形态碳和无机碳的关键纽带，在全球碳循环中意义重大。
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　　湖泊中DOM的性质和浓度与人为活动、陆源输入和浮游植物的生长密切相关。很多研究都表明，湖泊的营养状态以及上述因素对DOM具有重要影响。但目前尚未在分子水平上明确富营养化对水体DOM组分的影响。研究人员结合了三维荧光技术和傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR-MS)，确定了湖泊在浮游植物繁殖期间和之后沿营养梯度的DOM来源和分子组成。
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　　三维荧光技术和傅里叶变换离子回旋共振质谱是DOM研究的常用技术。傅里叶变换离子回旋共振质谱法是一种根据给定磁场中的离子回旋频率来测量离子质荷比的质谱分析方法。主要应用于复杂基体中复杂化合物结构鉴定、环境化学分析、合成生物学、代谢物及代谢组学、新生物能源研究中分析石油组分和新药开发研究中小分子组织成像等科学领域。
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　　此前就由研究者采用三维荧光光谱-平行因子法(EEM-PARAFAC)和傅里叶变换离子回旋共振质谱相结合的手段分析出20余种不同来源和性质的DOM分子, 并建立了这些分子与PARAFAC组分间的相关关系。
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　　在改项研究中，研究人员发现，富营养化使水体DOM分子构成中的CHO%含量减少，含硫元素的杂原子化合物(CHOS%和CHNOS%)含量增加；富营养化湖泊中夏季水体DOM的分子稳定性要高于秋季，这与浮游植物群落的季节性演替有关；湖泊富营养化可能会导致水体中难降解的DOM化合物逐渐增多。
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　　随着城镇化的发展，水体富营养化现象逐渐加剧，人类活动对于水生态系统中DOM的含量和特性的影响也越来越大。研究成果为阐明湖泊DOM在未来全球碳循环中的作用提供了重要的理论支撑，也有利于更深入地理解人类活动对碳循环的影响。
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　　(资料来源：?东北地理与农业生态研究所)