中国科学院发现水体溶解有机质“指纹图谱”优化策略

近日，中国科学院华南植物园在有机碳分析方法研究方面取得了重大进展，发现了溶解有机质（DOM）信号的优化策略，并提高了不同实验室间结果的可比性。相关研究成果已发表在国际知名期刊《湖沼学与海洋学：方法》上。

溶解性有机质是自然水体、土壤和沉积物中普遍存在的重要物质，在生态系统中扮演着多重关键角色。它被形象地比喻为“天然防晒霜”，能够有效减弱紫外线对水生生物的伤害。此外，DOM还与各类污染物相互作用，影响其迁移转化过程。

DOM在生态系统中的多重角色

DOM不仅是碳循环的重要组成部分，还通过“微生物碳泵”机制成为连接不同碳库的重要纽带。研究DOM的组成和循环，对于揭示碳循环和营养盐循环的奥秘具有特殊意义。

然而，不同水体类型中的DOM，尤其是难降解部分，往往表现出高度相似性。因此，如何获得更加清晰、具有代表性的DOM“指纹图谱”，成为方法研究中的关键点之一。

理论上，提高仪器分辨率可以获得更细致的DOM图谱。例如，21T超高磁场的FT-ICR MS能提供极高分辨率，但此类设备价格昂贵，仅有少数实验室配备。即便是提高一倍分辨率的15T-FT-ICR MS，其设备费用相对常规的7T就增加了数千万人民币。

因此，在现有常规设备的条件下，优化方法以提升DOM信号的分辨率和检出通量是亟待解决的问题。研究人员采集了典型端元水体（表层、深层海水，滨海红树林沉积物间隙水、内陆湿地间隙水，以及河水样品）进行方法调试和验证。

基于当前常用的7T、9.4T和12T FT-ICR MS设备，本研究比较了多种分辨率调整策略。这些磁场强度代表了目前较为普及的仪器类型，研究结果可为使用不同仪器的研究人员提供优化思路，也有助于推动DOM研究方法的标准化和数据共享。

研究表明，根据不同水体来源的特征差异和研究目标，相应的DOM信号调试策略也不同。这不仅有效提升了溶解有机质的信号，增强了不同水体端元（河流、间隙水、海水）指纹图谱的差异化特征，还提出了在不同分辨率条件下具有可信度的变异系数区间，从而提升了不同实验室之间信号的可比性。

这项研究不仅为科学界提供了新的分析工具，也为未来的环境保护政策制定提供了科学依据。

文、图/广州日报新花城记者：黄岚通讯员：周飞广州日报新花城编辑：张宇