概括

采用傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜（FT-ICR MS）結(jié)合四極桿檢測技術(shù)，對(duì)水、氣溶膠和土壤樣品中溶解有機(jī)物（DOM）進(jìn)行在線超高效液相色譜（UPLC）-質(zhì)譜分析。 三個(gè)環(huán)境樣品主要由高極性含鹽化合物、富氧低飽和單寧酸化合物、低氧高飽和木質(zhì)素化合物以及蛋白質(zhì)/氨基糖化合物組成。 UPLC-FT-ICR MS適用于分析DOM的分子組成。 能夠有效匹配水、氣溶膠和土壤DOM中分子式的質(zhì)譜峰數(shù)量分別為12027個(gè)、15593個(gè)和8029個(gè)。 經(jīng)過對(duì)質(zhì)譜數(shù)據(jù)的可視化處理，發(fā)現(xiàn)水樣的獨(dú)特成分主要出現(xiàn)在0.1

01、UPLC條件

色譜柱為 Acquity UPLC BEH C18 柱（100 mm×1.0 mm、1.7 μm、13 nm，Waters），預(yù)柱為 Acquity HSS T3 VanGuard 柱（5 mm×2.1 mm、1.8 μm、10 nm）。 ，沃特斯）。 流動(dòng)相為含有 0.1% (v/v) 甲酸的水 (A) 和含有 0.1% (v/v) 甲酸的乙腈 (B)。 梯度洗脫程序：0~5 min，0B； 5~11分鐘，0B~95%B； 11~25分鐘，95%B； 25~28分鐘，95%B~0B； 28~30分鐘，0B。 流速為0.1 mL/min，進(jìn)樣量為10 μL。 將 UV 波長設(shè)置為 274 nm (UV274)，并在連續(xù)樣品之間注入不含分析物的空白樣品以監(jiān)測基線。

02、FT-ICR 質(zhì)譜條件

采用電噴霧電離源負(fù)離子電離模式(ESI(-))進(jìn)行電離，毛細(xì)管電壓5.0 kV，端板偏壓-500 V，霧化氣壓200 kPa，干燥氣溫度250℃ C，流量為5.0L/min。 質(zhì)譜數(shù)據(jù)采集采用寬帶模式（m/z 150~1000），四極桿檢測模式，瞬態(tài)域信號(hào)為2M字長，自由感應(yīng)衰減（FID）信號(hào)長度為0.74 s，離子積累時(shí)間為0.030 s，單次掃描總離子色譜（TIC）強(qiáng)度在5.0×108至1.0×109之間。 同時(shí)使用在線質(zhì)量校正模式鎖定285.0993、313.0946、369.1211、425.1112、469.1381、497.1330、523.1489、523.1489、569.1552共9組質(zhì)量數(shù)，用于校正質(zhì)量數(shù)偏移期間實(shí)時(shí) LC-MS 分析。

03、樣品采集和預(yù)處理

水樣（WS）采集于天津大學(xué)衛(wèi)津路校區(qū)青年湖（117.17°E，39.11°N），大氣氣溶膠樣品（AS）采集于天津大學(xué)16號(hào)教學(xué)樓頂層，土壤樣品（SS）采自天津大學(xué) 天津大學(xué) 16 號(hào)教學(xué)樓門口的花壇。 上述樣品采集于2021年12月。氣溶膠和土壤樣品經(jīng)搖勻后用純水提取，經(jīng)孔徑為0.45μm的玻璃纖維膜過濾，然后導(dǎo)入經(jīng)甲醇預(yù)處理并酸化的固相萃取柱中。超純水（pH=2）。 濾液全部通過萃取柱后，用氮?dú)獯蹈芍鶅?nèi)的水，然后用甲醇洗脫柱內(nèi)的有機(jī)物，完成DOM富集實(shí)驗(yàn)。 最終樣品以質(zhì)量濃度 200 mg/L 溶解在水-乙腈（1:1，v/v）中，用于 UPLC-MS 實(shí)驗(yàn)。

04、數(shù)據(jù)處理

UPLC-MS數(shù)據(jù)采集完成后，使用Compass DataAnalysis 5.0軟件對(duì)原始數(shù)據(jù)集進(jìn)行內(nèi)部重新校準(zhǔn)，得到S/N≥4、質(zhì)量偏差小于0.6×10-6（0.6 ppm）的質(zhì)譜峰由我們實(shí)驗(yàn)室選擇和開發(fā)。 軟件和自動(dòng)峰選擇算法完成目標(biāo)化學(xué)式的分配。 其中C、H、N、O、S元素?cái)?shù)量限定為12C（1~50）、1H（1~120）、16O（0~30）、14N（0~2）、32S（ 0~2) ;元素比限制為H/C<2.0和O/C<1.2。

綜上所述

本研究建立了一種通過在線UPLC和FT-ICR MS表征環(huán)境樣品DOM復(fù)雜性和多樣性的方法。 UPLC在質(zhì)譜中增加了極性維度信息，無需增加太多的分析時(shí)間，可以很好地從復(fù)雜的DOM中分離出鹽、單寧酸、木質(zhì)素和蛋白質(zhì)/氨基糖等特征成分，從而能夠更完整地表征木質(zhì)素和蛋白質(zhì)/氨基在常規(guī)測試條件下難以通過 ESI 電離的糖化合物。 從色譜峰的保留時(shí)間和vK圖中常見化合物的數(shù)量可以看出，DOM在不同環(huán)境下具有相似的色譜行為和化合物類型，也表現(xiàn)出豐富的化學(xué)多樣性信息。 不同之處在于，氣溶膠樣品含有更豐富的硫和氮化合物，而水和土壤樣品含有更多的木質(zhì)素和單寧酸化合物。 為了進(jìn)一步表征DOM的分子結(jié)構(gòu)信息，后續(xù)工作將嘗試在UPLC-MS的基礎(chǔ)上引入離子碎裂技術(shù)，為復(fù)雜DOM樣品中標(biāo)志性污染物的識(shí)別和追蹤提供可行的技術(shù)手段。