孙军团队在《water research》发表论文探讨东印度洋垂直尺度上溶解有机物化学的变化

        近日，环境科学领域顶级期刊《water research》在线刊发了我校必赢565net官网孙军教授团队研究论文——Variations in dissolved organic matter chemistry on a vertical scale in the eastern Indian Ocean。论文第一作者为博士生刘洋，通讯作者为孙军教授。

        海洋溶解有机物（DOM）是一种复杂的有机化合物，由成千上万的碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）和硫（S）分子组成，是全球碳循环中最大和最活跃的有机碳库之一。这些化合物不仅在浓度和结构上有所不同，而且还来自于各种浮游生物、微生物和海洋环境。超过95%的海洋DOM是惰性溶解有机物（RDOM），通过微生物的作用被埋在深海数千年，其来源和命运影响到全球碳循环。由于其复杂性，约90%的DOM仍未被描述。因此，了解DOM分子的来源和组成将为阐明其在全球生态系统中的重要作用提供重要的理论和数据支持。东印度洋（EIO）是世界上最大的热带营养贫乏海域，构成了世界最大的暖池的主要部分。通过FT-ICR MS和EEM-PARAFAC技术研究东印度洋公海DOM的分子和成分构成，将有助于更好地了解DOM的垂直分布特征及其对海洋碳循环的影响。

图1. 2022年东印度洋（EIO）的采样站位图（A）和水文参数（B）。

利用傅里叶变换离子回旋共振质谱法（FT-ICR MS）和三维荧光光谱法研究了东印度洋（EIO）表层（5米）、DCM层和深层（2000米）DOM的分子组成和组分特征。在100-700 Da处检测到数千个单独的DOM分子（约3716-6986个分子），呈现高斯分布。在固相萃取的海洋DOM样品中检测到了碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）和硫（S）等元素，并构成了四个分子类别。此外，分子强度的百分比顺序为CHO > CHNO > CHOS > CHNOS。

图2.  DOM分子（CHO、CHNO、CHOS、CHNOS）（A）和分子类群（B）相对强度的垂直变化。

图3. 所有DOM样品中CRAMs和IOS分子的Van Krevelen（VK）图（H/C vs O/C）。

稳定岛（IOS，约3.99%-11.22%）代表了海洋环境中最稳定的成分，可能有助于增加EIO 中RDOM的含量，并可能反映出深层中RDOM积累或封存的增加。光谱指数（FI、β/α、BIX和HIX）和荧光组分（C1-C4）随深度的变化表明，从蛋白质成分向腐殖质成分转变，会导致水体逐渐老化。这项研究依靠EIO中的海洋DOM数据，为海洋DOM的生产、转化和封存的全球模型提供了分子和化学背景。

图4.  水文参数、分子参数和荧光参数之间的相关性分析。

论文信息：

Liu, Y., Liu, X., Long, Y., Wen, Y., Ma, C., & Sun, J. (2023). Variations in dissolved organic matter chemistry on a vertical scale in the eastern Indian Ocean. Water research, 232, 119674. Advance online publication. https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.119674