何晨
毕业时间：2018年6月（博士）
毕业去向：中国石油大学（北京）
导师：赵锁奇 教授、史权 教授
学科专业：化学工程与技术
研究方向：石油与天然气化学
学位论文题目
基于高分辨质谱的水溶有机质分子组成分析方法与应用
Molecular Characterization of Dissolved Organic Matter by Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometry: Methodology and Application
论文摘要
水溶有机质（DOM）是全球碳循环中的重要组成部分，也是各类污水中的主要有机污染物，然而DOM分子组成尚不明确。本论文基于傅立叶变化离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）技术，建立水体DOM分子组成分析方法，研究不同来源的DOM分子组成特征。主要包括以下内容：
通过对质谱电离过程、离子传输和质量检测等环节的调控，实现对FT-ICR MS质谱图峰形及分布范围的量化约束，提出负离子ESI FT-ICR MS分析DOM分子组成的方法标准，实现了水溶有机质分子组成的半定量分析。本方法具有较好的重复性和再现性，适用于各类天然水体DOM，使得不同来源不同批次的DOM样品的分子组成具有可比性，为环境科学、地球化学等领域的科学研究及环境工程领域的技术开发提供了重要的方法支持。
系统分析了8个代表性水体DOM分子组成，揭示了不同水源DOM的分子组成特征。在8个DOM中共鉴定出CHO、CHON、CHOS、CHONS 4大类127种不同的化合物类型。天然水体DOM中CHO类化合物占绝对优势，分子中氧原子数在2-23间呈正态分布，分布重心在O9-O12之间，分子氧化程度为：森林土壤﹥稻田土﹥河水﹥湖水﹥海水﹥地下水。含氮化合物中氮原子数量在1-5之间，稻田土中氮含量较高，海水、湖水中含氮化合物的相对丰度总体高于河水。含硫化合物一般含有1个硫原子，生活污水中硫化物相对丰度较高。工业废水DOM的化合物组成最复杂，与天然水体相比，其含硫和氮的化合物含量更高，但整体分子量分布和化合物缩合度偏低。
以珠江口为研究对象，分析了河口区域海水DOM的分子组成及空间分布。陆源有机质在从河流输送至海洋的过程中被稀释和降解，富含羧基的脂环族化合物逐渐积累。珠江口DOM的分子组成与盐度梯度呈现很好的线性关系，但该变化规律与其它未受人类活动影响的自然河口有很大差别，分子组成信息对DOM在河口区域的来源和转化研究提供重要的基础数据。
基于多电离源结合FT-ICR MS研究一整套炼油废水DOM的分子组成，揭示了DOM分子在水处理过程中的转化规律。炼油废水中含有烃类、环烷酸类、酚类、酯类、酮类、碱性氮类、非碱性氮类和含硫化合物等。在水处理过程中，无论哪类化合物都没有被全部去除，但是含氧原子较少的化合物优先被去除。针对某一类杂原子类型的化合物，各水处理工艺并没有表现出特殊的选择性。
关键词：水溶有机质；水；分子组成；FT-ICR MS
创新点
（1）基于傅立叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS），建立了水溶有机质（DOM）分子组成分析的方法标准，实现水溶有机质分子组成的半定量分析。方法具有较好的重复性和再现性，为环境科学、地球化学等领域的科学研究及环境工程领域的技术开发提供了重要的方法支持。
（2）分析了不同来源DOM的分析组成，获得了典型水样DOM分子组成特征的重要资料。样品来源包括：河水、湖水、地下水、土壤间隙水、冰川水以及不同区域和深度的海水等。
（3）以珠江口为研究对象，揭示了典型受人为活动影响大型河口海水DOM的分子组成特征及空间分布规律。
何晨博士系统性地研究了溶解性有机质的分子组成分析方法，并对不同来源溶解性有机质的分子组成进行了全面深入的解析，建立了系统的分析方法体系。
她的工作为课题组溶解性有机质环境化学研究方向的形成和发展做出了卓越贡献，是实验室该研究方向的重要奠基者之一。
发表学术论文
[1]
Wang, L.; He, C.; Liu, Y.; Zhao, S.; Zhang, Y.; Xu, C.; Chung, K. H.; Shi, Q. Effects of experimental conditions on the molecular composition of maltenes and asphaltenes derived from oilsands bitumen: Characterized by negative-ion ESI FT-ICR MS. In Science China Chemistry, 2013; Vol. 56, pp 863–873
https://doi.org/10.1007/s11426-013-4902-0[2]
Wang, L.; He, C.; Zhang, Y.; Zhao, S.; Chung, K. H.; Xu, C.; Hsu, C. S.; Shi, Q. Characterization of acidic compounds in heavy petroleum resid by fractionation and negative-ion electrospray ionization fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry analysis. In Energy and Fuels, 2013; Vol. 27, pp 4555–4563
https://doi.org/10.1021/ef400459m[3]
Li, Y.; Fang, Z.; He, C.; Zhang, Y.; Xu, C.; Chung, K. H.; Shi, Q. Molecular Characterization and Transformation of Dissolved Organic Matter in Refinery Wastewater from Water Treatment Processes: Characterization by Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometry. Energy and Fuels 2015, 29 (11), 6956–6963
https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.5b01446[4]
Fang, Z.; He, C.; Li, Y.; Chung, K. H.; Xu, C.; Shi, Q. Fractionation and characterization of dissolved organic matter (DOM) in refinery wastewater by revised phase retention and ion-exchange adsorption solid phase extraction followed by ESI FT-ICR MS. Talanta 2017, 162, 466–473
https://doi.org/10.1016/j.talanta.2016.10.064[5]
Yuan, Z.; He, C.; Shi, Q.; Xu, C.; Li, Z.; Wang, C.; Zhao, H.; Ni, J. Molecular Insights into the Transformation of Dissolved Organic Matter in Landfill Leachate Concentrate during Biodegradation and Coagulation Processes Using ESI FT-ICR MS. Environmental Science and Technology 2017, 51 (14), 8110–8118
https://doi.org/10.1021/acs.est.7b02194[6]
Geng, C. X.; Cao, N.; Xu, W.; He, C.; Yuan, Z. W.; Liu, J. W.; Shi, Q.; Xu, C. M.; Liu, S. T.; Zhao, H. Z. Molecular Characterization of Organics Removed by a Covalently Bound Inorganic-Organic Hybrid Coagulant for Advanced Treatment of Municipal Sewage. Environmental Science and Technology 2018, 52 (21), 12642–12648
https://doi.org/10.1021/acs.est.8b03306[7]
He, C.; Jiang, B.; Shi, Q.; Hsu, C. S. Comment on "laser Desorption/Ionization Coupled to FTICR Mass Spectrometry for Studies of Natural Organic Matter". Analytical Chemistry 2018, 90 (9), 5965–5967
https://doi.org/10.1021/acs.analchem.7b05023[8]
Fang, Z.; Li, L.; Jiang, B.; He, C.; Li, Y.; Xu, C.; Shi, Q. Molecular Composition and Transformation of Dissolved Organic Matter (DOM) in Coal Gasification Wastewater. Energy and Fuels 2019, 33 (4), 3003–3011
https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.8b04450[9]
He, C.; Zhang, Y.; Li, Y.; Zhuo, X.; Li, Y.; Zhang, C.; Shi, Q. In-House Standard Method for Molecular Characterization of Dissolved Organic Matter by FT-ICR Mass Spectrometry. ACS Omega 2020, 5 (20), 11730–11736
https://doi.org/10.1021/acsomega.0c01055[10]
He, C.; Zhong, H.; Zhang, Y.; Li, Y.; Chung, K. H.; Fang, L.; Zhang, W.; Wu, B.; Xu, C.; Shi, Q. Organic matter in delayed coking wastewater: Molecular composition and its effect on emulsification. Fuel 2020, 279
https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.118432