基于超高分辨率质谱技术的溶解性有机质双电荷离子研究

作     者：杨伦 吴仕希 付庆龙 

作者机构：中国地质大学(武汉)环境学院 

出 版 物：《环境化学》 (Environmental Chemistry)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 09[农学] 070302[理学-分析化学] 0903[农学-农业资源与环境] 0703[理学-化学] 0713[理学-生态学] 

基　　金：国家自然科学基金(42107484)资助 

主　　题：双电荷离子 傅里叶变换离子回旋共振质谱 天然有机质 前体离子 

摘      要：溶解性有机质（DOM）是各类环境介质中广泛存在的有机混合物，参与了表生地球系统的诸多生物地球化学和环境化学过程. DOM的傅里叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）谱图仅考虑单电荷离子峰，但对双电荷离子峰的研究十分有限.本研究结合FT-ICR MS技术，提出基于单电荷离子前体的双电荷离子筛选方法，并将其应用于各类环境介质中DOM的FT-ICR MS谱图中多电荷离子的化学多样性分析.结果表明，相比传统仅考虑13C同位素峰的方法，基于单电荷离子前体的双电荷离子方法能够有效提高DOM的FT-ICR MS谱图中双电荷离子峰的识别（提高44.90%）.相比单电荷离子，双电荷离子拥有更高的O/C、DBE（最小双键当量）、AImod（修正芳香性指数）和NOSC（碳的名义氧化态）值以及更低的H/C值，表明大部分双电荷DOM是富羧基的脂环分子.同时，双电荷离子的数量与样品类型有关，土壤DOM中的双电荷离子数量更高.具体来说，各类样品中双电荷离子的数量和占比如下：海洋水DOM(540,0.18%)、天然淡水DOM(3486,0.81%)、土壤DOM(6334,4.06%)和废水DOM(41,0.13%).这表明单电荷离子峰是各类环境介质DOM的FT-ICR MS谱图中的主要离子峰.本研究为DOM的化学多样性研究提供了一种新的数据分析方法，首次系统性地揭示了不同类型DOM中多荷离子的性质，并证实了双电荷离子对不同类型DOM的超高分辨质谱（UHR-MS）数据分析的影响相对有限.