傅里叶变换离子回旋共振质谱分子表征15N同位素标记羟胺衍生化天然有机质

羟胺化合物是地球氮循环过程中的重要中间产物.天然有机质(NOM)作为环境中普遍存在的复杂有机混合物,对羟胺的环境转化有重要影响.本研究采用傅里叶变换离子回旋共振质谱(FTICR-MS)在分子层面表征羟胺与NOM的相互作用产物,采用15N同位素标记羟胺作为反应物以排除NOM本身存在的化合物的质谱峰干扰,特异性识别15N同位素标记羟胺衍生化NOM的质谱信号;同时考察了反应时间对NOM与羟胺反应活性的影响.结果表明,NOM与过量15N同位素标记羟胺在室温条件反应下10h,可以鉴定到2137个15N同位素标记羟胺衍生化NOM产物分子式,其中包括,1个15N同位素标记羟胺分子与1个仅含C、H、O元素的NOM分子反应形成的产物分子式1346个(CHO15N1,约占产物分子式总数63％),两个15N同位素标记羟胺分子与一个仅含C、H、O元素的NOM分子反应形成的产物分子式194个(CHO1sN2,约占产物分子式总数9％),一个15N同位素标记羟胺分子与一个仅含C、H、O和一个S元素的NOM分子反应形成的产物分子式376个(CHOS115N1,约占产物分子式总数18％),一个15N同位素标记羟胺分子与一个仅含C、H、O和一个N元素的NOM分子反应形成的产物分子式221个(CHON115N1,约占产物分子式总数10％).这些羟胺衍生化NOM产物主要属于维管植物源多酚类和高不饱和酚类化合物,86％以上的产物很可能通过羟胺与NOM分子所含的羰基基团发生肟化反应形成.CHO15N1类产物的形成具有高度的时间依赖性,高氧化高饱和度的NOM化合物需要较长的反应时间才能形成羟胺衍生化NOM产物,表明此类化合物与羟胺的反应活性较弱;而低氧化高不饱和度的NOM化合物仅需要较短的时间便能形成羟胺衍生化产物,且随着反应时间延长,其中的部分化合物可以进一步生成多肟化产物或不稳定的其他产物,此结果表明这类NOM化合物对羟胺的反应活性较强.本研究采用FTICR-MS首次在分子水平全面表征了羟胺与FTICR-MS相互作用产物信息,可为羟胺在地球氮循环过程中的迁移转化机制研究提供全新视角和信息.