溶解性有機(jī)質(zhì)(DOM)是自然水體、土壤和沉積物中普遍存在的一類(lèi)重要物質(zhì)，在生態(tài)系統(tǒng)中扮演著多重關(guān)鍵角色： DOM就像天然的"防曬霜"，能夠有效減弱紫外線對(duì)水生生物的傷害;它還能與各類(lèi)污染物相互作用，影響其遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程;通過(guò)分析DOM的組成，還可以追溯其來(lái)源區(qū)域的土地利用情況。更值得注意的是，DOM在碳循環(huán)中占據(jù)著重要的地位：基于"微生物碳泵"機(jī)制，DOM成為連接不同碳庫(kù)的重要紐帶。因此，深入研究DOM的組成和循環(huán)，對(duì)于揭示碳循環(huán)和營(yíng)養(yǎng)鹽循環(huán)的奧秘具有特殊意義。

但自然界中不同水體類(lèi)型中的DOM，尤其是難降解部分，往往表現(xiàn)出高度相似性。因此，如何獲得更加清晰、具有代表性的DOM“指紋圖譜”，是方法研究中的關(guān)鍵點(diǎn)之一。理論上，提高儀器分辨率能獲得更細(xì)致的DOM圖譜。例如，21T超高磁場(chǎng)的FT-ICR MS能提供極高分辨率，但此類(lèi)設(shè)備價(jià)格昂貴，僅有少數(shù)實(shí)驗(yàn)室配備。而單單是提高一倍分辨率的15T-FT-ICR MS，設(shè)備費(fèi)用相對(duì)常規(guī)的7T就增加了數(shù)千萬(wàn)人民幣。因此，在現(xiàn)有常規(guī)設(shè)備的條件下，優(yōu)化方法以提升DOM信號(hào)的分辨率和檢出通量是亟待解決的問(wèn)題。

為此，我們采集了典型端元水體(表層、深層海水，濱海紅樹(shù)林沉積物間隙水、內(nèi)陸濕地間隙水，以及河水樣品)進(jìn)行方法調(diào)試和驗(yàn)證?；诋?dāng)前常用的7T 、9.4T和12T FT-ICR MS設(shè)備，本研究比較了多種分辨率調(diào)整策略。這三種磁場(chǎng)強(qiáng)度代表了目前較為普及的儀器類(lèi)型，研究結(jié)果可為使用不同儀器的研究人員提供優(yōu)化思路，也有助于推動(dòng)DOM研究方法的標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)據(jù)共享。結(jié)果表明，根據(jù)不同水體來(lái)源的特征差異和研究目標(biāo)，相應(yīng)的DOM信號(hào)調(diào)試策略也不同(圖1)。該研究不僅有效提升了溶解有機(jī)質(zhì)的信號(hào)(圖2)、增強(qiáng)了不同水體端元(河流、間隙水、海水)指紋圖譜的差異化特征，也提出了在不同分辨率條件下具有可信度的變異系數(shù)區(qū)間(圖3)，從而提升了不同實(shí)驗(yàn)室之間信號(hào)的可比性。

相關(guān)研究以“Refining Resolution Settings for Analysis of Dissolved Organic Matter in Varied Natural Environments by FT-ICR MS”為題發(fā)表在ASLO旗下水生生態(tài)學(xué)和海洋學(xué)領(lǐng)域?qū)I(yè)期刊Limnology and Oceanography – Methods(《湖沼學(xué)與海洋學(xué)：方法》)。中國(guó)科學(xué)院華南植物園可持續(xù)生態(tài)學(xué)團(tuán)隊(duì)成員甘淑釵為論文的第一作者，王法明研究員為通訊作者，合作單位包括中國(guó)廣州分析測(cè)試中心、中科院廣州地化所及哈佛大學(xué)。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、“一帶一路”國(guó)家與國(guó)際科學(xué)組織聯(lián)盟項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)項(xiàng)目、廣東省應(yīng)用植物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等項(xiàng)目資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1002/lom3.10696

圖1. 基于超高分辨質(zhì)譜FT-ICR MS分析有機(jī)質(zhì)的信號(hào)調(diào)試策略指南概要圖

圖2. 不同參數(shù)設(shè)置對(duì)溶解有機(jī)質(zhì)“指紋圖譜”特征的影響示意圖

圖3. 不同方法設(shè)置條件下溶解有機(jī)質(zhì)的組成變化、變異系數(shù)雷達(dá)圖及生物可利用指數(shù)變化