【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环境监测，尤其涉及一种地表水体的有机组分解析与定量溯源方法。
技术介绍
1、溶解性有机质(dom)结构来源十分复杂，不同来源的有机质会发生不同的生物地球化学过程，进而对有机质的“命运”及全球碳循环过程产生影响。dom在水生系统中的来源通常被分为外源(如生活污水、工业废水、土壤、湿地、森林)和内源(如浮游植物以及微生物的代谢)。外源dom以大分子量的木质素及多聚类有机质为主，n、p含量较低，腐殖化程度以及芳香性较高；而内源dom以脂质等小分子物质为主，具有相对较高的n和羧基含量，芳香度较低。dom的来源受到多种因素的影响，目前全球生态系统经历的变化如温度变化，大气酸沉降等均会影响dom的来源。由于湖泊早期结冰等原因，北方湖泊生态系统呈现了外源dom多于内源dom的特征；全球变暖引起的永久冻土层解冻可能会引发有机碳的释放，增加土壤有机质即外源dom输入；极端降水事件会导致大量陆源性有机质流入湖泊，影响湖泊中各种生命体的新陈代谢过程。此外，人类活动造成的土地利用变化、气候变化以及养分的变化等对dom的来源也存在很大的影响，不同的土地利用类型体现的dom主要来源不同，农用地dom主要由肥料、畜棚、畜禽粪便等贡献；在城市地区，污水处理厂、工业废水等是dom的主要来源；在森林地区，dom的主要来源是树叶、土壤、藻类、河岸植被和地下水。湖泊出现富营养化状态时，dom由复杂来源向藻类有机质来源转变，类腐殖质dom减少，类蛋白质等小分子dom占据主导地位。
2、为了确定dom的来源，以往研究采用了各种定性分析方法，如同位
3、定性分析方法便于简单快速的检测，在分析dom来源上具有成本效益，然而，要清楚的明晰不同潜在dom来源的贡献度，就需要采取定量分析的手段。线性端元混合模型如二端元混合模型以及多元线性混合模型(iso source)等近年来被用于量化不同潜在来源dom的贡献比。端元混合模型基于质量守恒定律反复迭代得出不同来源污染物的各种组合，并按照指定的增量系数进行叠加计算，得到各种组合的百分比，进而得到各污染源对污染物浓度的贡献比。为了体现潜在端元的变异性，提升分析的精确度，相继出现了一系列的相关模型(mixsir、siar、simmr模型等)，模型的参数也从同位素发展到光谱指数与同位素相结合。
4、然而，采用定量分析法解析dom潜在来源贡献比的研究仍然较少，此外，高分辨质谱技术作为一种非靶向解析dom分子特征的新技术越来越多的应用于有机质的相关研究中，但鲜有研究将其与dom的来源追溯“完美”结合。因此，实现溯源方法的多元化、提高溯源结果的准确度将成为未来dom相关研究的热点与难点。
技术实现思路
1、本专利技术意在提供一种地表水体的有机组分解析与定量溯源方法，将高分辨率质谱与传统光谱技术联合运用，从分子水平上揭示端元有机质的化学组成特征，识别不同端元有机质的指示性参数及特征化合物；基于多元技术对湖泊水体溶解态有机质(dom)和进行表征，揭示不同形态有机质的分子组成特征及空间分布差异；联合湖泊水体和端元组分有机质的波谱参数与分子组成，利用多元统计方法初步辨识丰、枯水期dom的来源；基于光谱与同位素数据，建立并优化端元混合模型，建立高分辨质谱(ft-icr ms)与多元分析相结合的湖泊有机质来源识别方法，通过优化的端元混合模型阐明湖泊水体不同形态的有机质的来源贡献份额。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种地表水体的有机组分解析与定量溯源方法，包括以下步骤：
4、s1、采集水样以及潜在端元样品，并采取预处理措施；
5、s2、结合光谱法、同位素法和质谱法对潜在端元有机质结构与组成进行表征，筛选端元组分指示性参数和特征化合物；
6、s3、基于光谱法、同位素法和质谱法对湖泊水体溶解态有机质进行表征，揭示不同形态有机质的分子组成特征及空间分布差异；
7、s4、结合潜在端元以及水体的相关参数，利用pca与simmr模型对有机质来源进行定量分析。
8、进一步地，s1中，预处理措施具体方法为：
9、a1、水样经玻璃纤维滤膜过滤去除颗粒；
10、a2、来自污水处理厂、河流径流以及农业径流的水样经玻璃纤维滤膜过滤去除颗粒，过滤后水样-20℃保存；
11、a3、对于森林土壤、农田土壤以及粪肥样品，依次经过冻干、研磨与过筛后，以固溶质量比为1:10的蒸馏去离子水在室温水平摇床中混合24小时，得到的混合提取物经玻璃纤维滤膜过滤，滤液为dom样品；
12、a4、用浮游生物网捞取藻类，藻类颗粒样品经冻干处理后，将去离子水与干藻类按固溶质量比1:20混合，震荡24h,得到的混合提取物在10000rpm离心30分钟后，经玻璃纤维滤膜过滤去除颗粒，滤液为水生植物来源dom；
13、a5、用浮游植物网采集水生植物，先将样品杀青，其次烘干至恒重，然后研碎至粉末状，再将其与去离子水按固溶质量比1:30混合震荡24h，得到的混合提取物在10000rpm离心30分钟后，经玻璃纤维滤膜过滤，滤液为藻类来源dom；
14、a6、凋落物叶片样本首先风干，然后切碎，以固溶质量比为1:10的蒸馏去离子水在室温水平摇床中混合24小时，得到的混合提取液经玻璃纤维滤膜过滤，滤液为dom样品；
15、a7、利用抓斗式采泥器采集表层沉积物样品，离心得到沉积物孔隙水样品。
16、进一步地，在a1-a6中，玻璃纤维滤膜在使用前用马弗炉450℃高温氧化4h。
17、进一步地，在s2、s3中，光谱法包括紫外-可见吸收光谱法和三维荧光光谱法；同位素法为稳定碳氮同位素法；质谱法为傅里叶变换离子回旋共振质谱法。
18、进一步地，在s4中，采用pca对端元样品的特异性以及水样有机质的潜在端元进行半定量分析，涉及的参数为光谱参数与分子特征参数；采用simmr模型对水体dom进行定量化溯源研究，以质量守恒定律为依据，过程均在r中进行，稳定碳氮同位素引入模型与光谱参数共同本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种地表水体的有机组分解析与定量溯源方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种地表水体的有机组分解析与定量溯源方法，其特征在于：在S1中，预处理措施具体方法为：
3.根据权利要求2所述的一种地表水体的有机组分解析与定量溯源方法，其特征在于：在A1-A6中，玻璃纤维滤膜在使用前用马弗炉450℃高温氧化4h。
4.根据权利要求1所述的一种地表水体的有机组分解析与定量溯源方法，其特征在于：在S2、S3中，光谱法包括紫外-可见吸收光谱法和三维荧光光谱法；同位素法为稳定碳氮同位素法；质谱法为傅里叶变换离子回旋共振质谱法。
5.根据权利要求1所述的一种地表水体的有机组分解析与定量溯源方法，其特征在于：在S4中，采用PCA对端元样品的特异性以及水样有机质的潜在端元进行半定量分析，涉及的参数为光谱参数与分子特征参数；采用SIMMR模型对水体DOM进行定量化溯源研究，以质量守恒定律为依据，过程均在R中进行，稳定碳氮同位素引入模型与光谱参数共同作为模型的输入参数，结合FT ICR-MS分子解析以及PCA结果，将两种模型参数输入方
6.根据权利要求5所述的一种地表水体的有机组分解析与定量溯源方法，其特征在于：光谱参数包括SUVA254、a355、S275-295、E2/E3、HIX、BIX、β:α和FI；分子特征参数包括C、H、O、N、S、m/z、H/C、O/C、NOSC、AI-mod、DBE和MLB；同位素指标包括δ13C和δ15N。
...【技术特征摘要】
1.一种地表水体的有机组分解析与定量溯源方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种地表水体的有机组分解析与定量溯源方法，其特征在于：在s1中，预处理措施具体方法为：
3.根据权利要求2所述的一种地表水体的有机组分解析与定量溯源方法，其特征在于：在a1-a6中，玻璃纤维滤膜在使用前用马弗炉450℃高温氧化4h。
4.根据权利要求1所述的一种地表水体的有机组分解析与定量溯源方法，其特征在于：在s2、s3中，光谱法包括紫外-可见吸收光谱法和三维荧光光谱法；同位素法为稳定碳氮同位素法；质谱法为傅里叶变换离子回旋共振质谱法。
5.根据权利要求1所述的一种地表水体的有机组分解析与定量溯源方法，其特征在于：在s4中，采用...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘沙沙，付蕊，邱月，索诚宇，张雨欣，任艺，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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