毕业时间：2023年9月

毕业去向：中国石化化工研究院

学位论文：基于加氢还原的惰性溶解有机质分子组成与结构表征

溶解性有机质（DOM）广泛分布于全球生态系统中，其中海洋DOM中生物难降解的惰性溶解有机质（RDOM）碳量与大气中的二氧化碳总碳量相当。研究RDOM的组成和形成机制对认识全球碳循环具有重要意义。本论文围绕DOM分子组成和结构开发分析新方法，应用该方法认识RDOM的分子组成与结构以获得RDOM形成机制的直接证据。主要内容包括：

以一种天然有机物标样和几种天然水体为研究对象，分析了盐度对DOM的固相萃取组分（SPE-DOM）分子组成的影响，以及负离子ESI MS分析中氯离子加合物形成的选择性与DOM的分子结构的关系。不同盐度样品中SPE-DOM的分子组成不同；在统一的盐度梯度处理下，不同水样之间DOM组成的变化规律不同。高H/C和低O/C的分子更容易形成[M+Cl]ˉ离子。[M+Cl]ˉ离子的相对丰度随盐度的增加而增加。这些结果对不同盐度水样DOM的预处理和分子表征具有指导意义。提出一种SPE的改进方法，可以有效减少在DOM分离过程中氯加合离子的形成。

建立基于加氢还原的DOM分子组成与结构表征方法，通过确定催化剂的种类并优化反应条件，使高含氧DOM转化为低含氧化合物或烃类，同时DOM分子碳骨架不发生严重破坏。DOM通过加氢反应后分子极性降低，利用气相色谱质谱联用（GC-MS）分析技术进行结构表征。应用该方法对比河水DOM和土壤DOM的分子组成和结构差异。河水DOM正构烷烃碳数分布以C11~C14为主，土壤DOM以C23~C31为主，分布规律符合样品来源特点。两种来源样品的芳香类化合物在种类上相似但相对含量相差较大。土壤DOM中富含氮杂环化合物，以小分子吡咯烷类和吡啶类的生物碱为主。河水DOM中的萜类化合物以三萜衍生物为主，土壤DOM中的萜类化合物除三萜类以外，还有来自松柏科植物的三环二萜类化合物。

以一种河流支流水样为研究对象，应用基于加氢还原的DOM分子组成与结构表征方法分析SPE难提取组分的分子组成。DOM样品的SPE难萃取组分不仅总有机碳含量占比高，其组成和结构与SPE提取组分相比也有明显的差异。SPE洗脱液主要富集苯酚、萘酚及其衍生物等中等极性化合物，残留在萃取柱上未被有效洗脱的主要是游离态烷烃、环烷烃、烷基苯等非极性和弱极性化合物，SPE未提取的萃余液组分主要包括结合态酯类和包含氮杂环、多环芳香族碳骨架的强极性化合物。研究SPE难萃取组分分子组成和结构可以为认识天然DOM在全球生物地球化学过程中如何发挥作用提供更全面的信息。

以近海表层海水及其老化海水样品为研究对象，应用基于加氢还原的DOM分子组成与结构表征方法分析RDOM的分子组成和结构。微生物难以降解的RDOM以脂环族化合物为主，除了母核结构能够长期稳定存在的甾类、藿烷类化合物以外，主要包括一到两环的脂环族化合物，这些化合物主要来自含苯环结构化合物的还原代谢。由此认为RDOM形成机制的首要阶段，是实现苯环结构的还原饱和。

关键词：溶解性有机质；惰性溶解有机质；加氢还原；分子结构；气相色谱质谱联用

在校期间发表论文：

1. Zhuo X, He C, Cai R, Shi Q (2024) Effect of salinity on molecular characterization of dissolved organic matter using ESI FT-ICR MS. Talanta 266. doi:10.1016/j.talanta.2023.125005

2. 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

3. Liu Z, Cai R, Chen YL, Zhuo X, He C, Zheng Q, He D, Shi Q, Jiao N (2023) Direct Production of Bio-Recalcitrant Carboxyl-Rich Alicyclic Molecules Evidenced in a Bacterium-Induced Steroid Degradation Experiment. Microbiology Spectrum 11 (2). doi:10.1128/spectrum.04693-22

4. Chen X, Cai R, Zhuo X, Chen Q, He C, Sun J, Zhang Y, Zheng Q, Shi Q, Jiao N (2023) Niche differentiation of microbial community shapes vertical distribution of recalcitrant dissolved organic matter in deep-sea sediments. Environ Int 178. doi:10.1016/j.envint.2023.108080

5. Zheng X, Cai R, Yao H, Zhuo X, He C, Zheng Q, Shi Q, Jiao N (2022) Experimental Insight into the Enigmatic Persistence of Marine Refractory Dissolved Organic Matter. Environ Sci Technol 56 (23):17420-17429. doi:10.1021/acs.est.2c04136

6. Lian J, Zheng X, Zhuo X, Chen YL, He C, Zheng Q, Lin TH, Sun J, Guo W, Shi Q, Jiao N, Cai R (2022) Corrigendum to: Microbial transformation of distinct exogenous substrates into analogous composition of recalcitrant dissolved organic matter (Environmental Microbiology, (2021), 23, 5, (2389-2403), 10.1111/1462-2920.15426). Environmental Microbiology 24 (10):4965. doi:10.1111/1462-2920.16215

7. Lian J, Zheng X, Zhuo X, Chen YL, He C, Zheng Q, Lin TH, Sun J, Guo W, Shi Q, Jiao N, Cai R (2021) Microbial transformation of distinct exogenous substrates into analogous composition of recalcitrant dissolved organic matter. Environmental Microbiology 23 (5):2389-2403. doi:10.1111/1462-2920.15426

8. Li L, Zhuo X, Fang Z, Wang X (2021) Investigation of the molecular structure complexity of dissolved organic matter by UPLC-orbitrap MS/MS. Talanta 230. doi:10.1016/j.talanta.2021.122320

9. Pan Q, Zhuo X, He C, Zhang Y, Shi Q (2020) Validation and Evaluation of High-Resolution Orbitrap Mass Spectrometry on Molecular Characterization of Dissolved Organic Matter. ACS Omega 5 (10):5372-5379. doi:10.1021/acsomega.9b04411

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

11. Chen W, Zhuo X, He C, Shi Q, Li Q (2020) Molecular investigation into the transformation of dissolved organic matter in mature landfill leachate during treatment in a combined membrane bioreactor-reverse osmosis process. Journal of Hazardous Materials 397. doi:10.1016/j.jhazmat.2020.122759

12. Chen W, He C, Zhuo X, Wang F, Li Q (2020) Comprehensive evaluation of dissolved organic matter molecular transformation in municipal solid waste incineration leachate. Chemical Engineering Journal 400. doi:10.1016/j.cej.2020.126003

13. Zhuo X, Huang H, Lan F, He C, Pan Q, Zhang Y, Shi Q (2019) Molecular transformation of dissolved organic matter in high-temperature hydrogen peroxide oxidation of a refinery wastewater. Environmental Chemistry Letters 17 (2):1117-1123. doi:10.1007/s10311-018-00837-x