毕业时间：2025年6月

毕业去向：中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司石油工程技术研究院

学位论文：基于还原法的极性含氧化合物分子组成与结构研究

论文摘要

极性含氧化合物在生物体及地球各类环境中广泛存在，是石油化学、环境化学、地球化学及分析化学等领域的重点研究对象。本论文依托高分辨质谱（HRMS）与气相色谱质谱联用（GC-MS）技术，基于正丁基硅烷还原反应，建立了溶解性有机质（DOM）和石油酸等极性含氧化合物的分子碳骨架结构表征方法，揭示了多体系、多来源的DOM和石油酸的分子组成与分子结构特征，取得如下成果：

成功制备了克级淡水DOM参考样品。通过大体积PPL固相萃取，从8吨南水北调中线工程的河水样品中提取了13120 mg DOM。对比分析了制备样品（StN-DOM）与国际腐殖酸协会提供的苏万尼河富里酸（SRFA）的化学组成。StN-DOM中主要为类富里酸组分，氮含量偏高，存在烯烃和氨基糖等结构。此外，StN-DOM的平均分子量较小、化合物缩合度较低、O/C较低、单宁酸类化合物含量少，但碳水化合物的支链较多。StN-DOM具有典型微生物源特征，可以作为淡水内源PPL-DOM参考样品。

改进正丁基硅烷（n-BS）还原含氧有机化合物实验方法。通过添加微量甲醇促进了DOM溶解，提高了还原效率；经硅胶柱层析实现了还原产物的高效分离纯化；通过GC-MS分析，实现了对还原产物分子碳骨架的鉴定。在SRFA和北京鹫峰土壤富里酸的饱和分中分别检测到了111和113种化合物，芳香分中分别检测到了159和157种化合物，碳数上限达到到C33，包含正构烷烃、烷基环己烷、烷基环戊烷、甾烷和藿烷生物标志化合物，以及萘、菲、联苯、芘、茚满、芴、䓛等多种多环芳烃。未完全还原组分的分子氧原子数和等效双键（DBE）均有幅度下降，JFFA相较于SRFA含有更多酚类物质。

表征石油酸分子组成并揭示其成因机理。分析不同地质来源石油酸n-BS还原产物及对应原油饱和烃的分子组成，发现辽河石油酸富含大量脂肪酸，表明其为源自生物前体的原生酸；新疆石油酸以二环和三环环烷酸为主，其碳骨架结构和碳数分布与饱和烃高度一致，表明其源于环烷烃的生物氧化和降解；胜利石油酸中鉴定出大量多环生物标志物衍生的环烷酸。提出25-降藿烷酸可能是藿烷生物降解为25-降藿烷的关键中间体；生物氧化会优先作用于大分子侧链，并展现出异构体结构选择性作用规律。该结果为石油酸的地球化学形成和转化机制提供了分子级证据。

通过n-BS还原法系统揭示不同来源DOM核心碳骨架结构差异。相较于密西西比河天然有机质（UMNOM），苏万尼河天然有机质（SRNOM）含有长链的烷基环烷族化合物含量更低。与河流天然有机质相比，其富里酸含氧数较低，还原组分分子量较小。森林土壤相较于草原土壤的还原产物中，单侧链的长链环烷烃含量更高，部分土壤胡敏酸分子中分子骨架结构与富里酸相似。与表层海水相比，中层及深层海水DOM还原产物中无法分离化合物（UCM）峰包更显著，说明其受到了更严重的降解。黑暗培养过程中，微生物优先消耗了中等长度侧链的化合物，随后利用长侧链化合物，而短侧链化合物则相对保留。推测惰性DOM的特征可能为具有多短侧链的多环环烷类化合物。

发表论文

(1)   Hu, H.; Li, S.; Wang, Y.; Yang, R.; Wu, J.; Zhang, W.; He, C.; Li, H.; Zhang, Y.; Zhu, D.; Shi, Q. Molecular Characterization of Petroleum Acids from Diverse Geological Origins via n-Butylsilane Reduction. Fuel 2024, 374, 132429. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2024.132429.

(2)   Hu, H.; He, C.; Zhu, D.; Zhang, W.; Zhuo, X.; Li, Y.; Shi, Q. Revealing the Backbone Structures of Land-Based Fulvic Acids Derived from River and Soil through n-Butylsilane Reduction. Anal Bioanal Chem 2024. https://doi.org/10.1007/s00216-024-05589-y.

(3)   Li, S. ^#; Hu, H. ^#; Wu, J.; Kong, F.; Wang, J.; Shi, Q. Rapid On-Column Esterification and Separation of Carboxylic Acids in Petroleum Fractions. Energy Fuels 2024, 38 (12), 10737–10743. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.4c01119.

(4) 胡浩杰，何晨，史权. 溶解性有机质化学组成表征方法与应用研究进展. 分析测试学报 2025. 

 

个人荣誉

国家励志奖学金

北京市三好学生

北京市优秀毕业生