
毕业时间:2024
简历:2017-2020 专业硕士生(与中石油安全环保研究院联合培养);2020-2021 科研助理;2021-2024 博士研究生。在担任科研助理和攻读博士学位期间承担大量的科研任务和对外服务工作,为国家重点研发计划项目“海洋惰性有机碳存在形态与形成机制的化学基础(2018YFA0605803)”的实施做出了重大贡献。
毕业去向:国际竹藤中心 (国家级非营利性科研事业单位,隶属于国家林业和草原局)
博士学位论文:基于液相色谱-高分辨质谱的水溶有机质分子组成分析方法
水中溶解性有机质(Dissolved Organic Matter,DOM)在全球生态环境中广泛存在,是全球碳循环中最具有活性的组分,对DOM分子组成结构的研究是了解其驱动生物地球化学过程的基础。本论文基于液相色谱(LC)和静电场轨道阱质谱(Orbitrap MS)围绕DOM分子组成多样性和结构特征性开发分析新方法,实现DOM全组分分子组成分析,并且研究了不同来源DOM分子组成结构差异性。主要包括以下内容:
(1)基于LC-Orbitrap MS建立了一种DOM分子组成快速分析的方法。根据DOM在溶液中以分子或离子不同状态存在且呈动态平衡的机制,通过对流动相pH值、稀释溶剂类型及流动相梯度的精准调控,建立了一种在5 min时间内实现DOM分子组成快速分析的方法。与电喷雾电离源(ESI)直接进样方法相比,液相进样的方式提高了对低丰度和低电离效率化合物的检测效率。LC进样检测到的富里酸标样(SRFA)中化合物分子式数量增加了40%,主要为低氧化和高饱和的蛋白/氨基酸类和木质素类化合物。该方法具有良好的重复性和再现性,且可有效去除样品中的无机盐及表面活性剂等杂质的干扰,实现了DOM的有效检测。
(2)运用LC-Orbitrap MS快速分析方法系统表征了8种典型来源DOM的分子组成,揭示了典型来源DOM的分子组成特征。经过LC分离后,DOM中检测到的分子式数量增加了0.3-1倍,尤其是高分子量和低丰度化合物得到有效检测。海水DOM中特征化合物主要为蛋白质/氨基酸类和单宁酸类化合物;海洋沉积物DOM中特征化合物为分布在0.05
(3)基于LC-Orbitrap MS直接快速分析方法对河水原水DOM以及河水固相萃取(SPE)难萃取DOM进行表征。该方法在有效脱盐的同时减少了有机质在固相萃取中的损失。相比于河水SPE-DOM,检测到的河水原水DOM中分子式数量增加了近33%,主要为脂质、蛋白质、糖类化合物以及稠环芳烃类化合物。难萃取DOM中的分子式具有较低的碳原子数、氧原子数以及较低缩合度,极性较强而进入萃余液中。
(4)运用超高效液相色谱(UPLC)在30 min内将SRFA分离为10个馏分,并结合Orbitrap MS对其分子组成进行表征。模型化合物洗脱规律表明化合物中碳骨架被官能团覆盖的密度越高,洗脱时间越早。SRFA各馏分中化合物的氧化程度和芳香度随色谱保留时间增加而降低;单宁酸和木质素类化合物实现了相对分离;含氧化合物可能以相差一个五元环或六元环的形式实现相对分离。UPLC分离降低了DOM在质谱分析中的复杂程度,大大增加了稠环芳烃类以及脂质、蛋白质/氨基酸及糖类等化合物多样性的认识。这对研究DOM的来源特征及降解转化机制具有重要的意义。
(5)将UPLC分离与串联质谱(MS/MS)结合用于揭示不同来源和不同深度DOM的组成结构差异。对于不同来源DOM,SRFA中富含多羧基官能团(分子中羧基个数大于3)化合物。红树林DOM中羟基基团相对丰富而羧基基团相对含量较低,这与红树林DOM的植物来源有关。相比于陆源有机质,海水DOM中多羧基化合物的相对含量较低。对于不同深度海水DOM,表层海水DOM以多羧基类化合物为主,深层以多羟基类化合物为主,且不饱和程度更高。
关键词:溶解性有机质;高分辨质谱;液相色谱-质谱;分子组成
在校期间发表论文:
1. Li YG, He C, Chen CM, Liu F, Shi Q (2024) Molecular investigation into the transformation of recalcitrant dissolved organic sulfur in refinery sour water during stripping process. Petrol Sci 21 (3):2112-2119. doi:10.1016/j.petsci.2024.01.005
2. Li Y, Zhang Y, Liu M, Yang R, Liang Y, Shi Q (2024) Reactivity and Molecular Transformation of Dissolved Organic Matter during the Treatment of Coal Gasification Wastewater. ACS EST 4 (11):4908-4916. doi:10.1021/acsestwater.4c00538
3. Li Y, He C, Zhang Y, Shi Q (2024) Online LC-Orbitrap MS method for the rapid molecular characterization of dissolved organic matter. Rapid Commun Mass Spectrom 38 (20). doi:10.1002/rcm.9885
4. Hu H, He C, Zhu D, Zhang W, Zhuo X, Li Y, Shi Q (2024) Revealing the backbone structures of land-based fulvic acids derived from river and soil through n-butylsilane reduction. Anal Bioanal Chem 416 (29):6919-6929. doi:10.1007/s00216-024-05589-y
5. Wu B, Li Y, Nie F, He C, Shi Q (2022) Study on the evolution of dissolved organic compounds in the water from a petrochemical wastewater treatment plant. Ind Water Treat 42 (1):133-142. doi:10.19965/j.cnki.iwt.2021-0446
6. Li Y, Wu B, He C, Nie F, Shi Q (2022) Comprehensive chemical characterization of dissolved organic matter in typical point-source refinery wastewaters. Chemosphere 286. doi:10.1016/j.chemosphere.2021.131617
7. Nie F, Li Y, Tong K, Wu B, Zhang M, Ren W, Xie S, Li X (2020) Volatile evolution during thermal treatment of oily sludge from a petroleum refinery wastewater treatment Plant: TGA-MS, Py-GC(EGA)/MS and kinetics study. Fuel 278. doi:10.1016/j.fuel.2020.118332
8. Li Y, Li Z, Zhang Y, Wu B, He C, Shi Q (2020) Molecular transformation of dissolved organic matter in refinery wastewater. Water Sci Technol 82 (1):107-119. doi:10.2166/wst.2020.334
9. He C, Zhong H, Zhang Y, Li Y, Chung KH, Fang L, Zhang W, Wu B, Xu C, Shi Q (2020) Organic matter in delayed coking wastewater: Molecular composition and its effect on emulsification. Fuel 279. doi:10.1016/j.fuel.2020.118432
10. He C, Zhang Y, Li Y, Zhuo X, Li Y, Zhang C, Shi Q (2020) In-House Standard Method for Molecular Characterization of Dissolved Organic Matter by FT-ICR Mass Spectrometry. ACS Omega 5 (20):11730-11736. doi:10.1021/acsomega.0c01055