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近日，中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所水環(huán)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(yǎng)狀態(tài)的關(guān)系。相關(guān)研究成果發(fā)表于Water Research上。

溶解有機物(DOM)是一類具有復雜組成、結(jié)構(gòu)和環(huán)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(tài)碳和無機碳的關(guān)鍵紐帶，在全球碳循環(huán)中意義重大。

湖泊中DOM的性質(zhì)和濃度與人為活動、陸源輸入和浮游植物的生長密切相關(guān)。很多研究都表明，湖泊的營養(yǎng)狀態(tài)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(yǎng)化對水體DOM組分的影響。研究人員結(jié)合了三維熒光技術(shù)和傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜(FT-ICR-MS)，確定了湖泊在浮游植物繁殖期間和之后沿營養(yǎng)梯度的DOM來源和分子組成。

三維熒光技術(shù)和傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜是DOM研究的常用技術(shù)。傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜法是一種根據(jù)給定磁場中的離子回旋頻率來測量離子質(zhì)荷比的質(zhì)譜分析方法。主要應(yīng)用于復雜基體中復雜化合物結(jié)構(gòu)鑒定、環(huán)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(fā)研究中小分子組織成像等科學領(lǐng)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(zhì)譜相結(jié)合的手段分析出20余種不同來源和性質(zhì)的DOM分子, 并建立了這些分子與PARAFAC組分間的相關(guān)關(guān)系。

在改項研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，富營養(yǎng)化使水體DOM分子構(gòu)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(yǎng)化湖泊中夏季水體DOM的分子穩(wěn)定性要高于秋季，這與浮游植物群落的季節(jié)性演替有關(guān)；湖泊富營養(yǎng)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(zhèn)化的發(fā)展，水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象逐漸加劇，人類活動對于水生態(tài)系統(tǒng)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(huán)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(huán)的影響。

(資料來源：東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所)

關(guān)鍵詞： 傅里葉變換 富營養(yǎng)化 研究人員