《海水中溶解性有機(jī)質(zhì)分子組成 傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜法》

ICSXX.XXX.XX

CCSXXXX

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CSTMXXXXX—202X

海水中溶解性有機(jī)質(zhì)分子組成

傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜法

MolecularCharacterizationofMarineDissolvedOrganicMatter

byFourierTransformIonCyclotronResonanceMassSpectrometry

202X-XX-XX發(fā)布202X-XX-XX實(shí)施

中關(guān)村材料試驗(yàn)技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布

T/CSTMXXXXX—2023

海水中溶解性有機(jī)質(zhì)分子組成傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜法

重要提示（危險(xiǎn)或警告或注意）：使用本文件的人員應(yīng)有正規(guī)實(shí)驗(yàn)室工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本文件并未

指出所有可能的安全問題。使用者有責(zé)任采取適當(dāng)?shù)陌踩徒】荡胧?，并保證符合國家有關(guān)法規(guī)規(guī)定的

條件。

1范圍

本文件規(guī)定了傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜測定海水中溶解性有機(jī)質(zhì)分子組成的方法和質(zhì)量要求。

本文件適用于測定各類天然海水中溶解性有機(jī)質(zhì)分子組成。

2規(guī)范性引用文件

2.1.1下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T6041-2002質(zhì)譜分析方法通則

JJF1531-2015傅立葉變換質(zhì)譜儀校準(zhǔn)規(guī)范

SY/T6563-2003危險(xiǎn)化學(xué)試劑使用與管理規(guī)定

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.1溶解性有機(jī)質(zhì)DissolvedOrganicMatter，DOM

溶解性有機(jī)質(zhì)是水環(huán)境中廣泛存在的、組成高度復(fù)雜的混合物，通常指可以通過0.45或0.22μm

濾膜的溶解態(tài)有機(jī)組分。

3.2質(zhì)荷比m/z

質(zhì)荷比是質(zhì)譜分析中的一個(gè)重要參數(shù)，指帶電離子的相對(duì)質(zhì)量與所帶電荷之比值。

3.3分辨率

對(duì)于質(zhì)譜圖中一個(gè)質(zhì)量為m的單峰，分辨率用m/Δm表示，其中Δm為指定半峰寬處的峰寬。

3.4信噪比

信噪比是指在質(zhì)譜分析中，信號(hào)強(qiáng)度與噪聲強(qiáng)度的比值。

3.5氫碳原子比H/C

此標(biāo)準(zhǔn)中氫碳原子比指在質(zhì)譜分析時(shí)，所測得分子中氫原子個(gè)數(shù)與碳原子個(gè)數(shù)的比值。

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3.6氧碳原子比O/C

此標(biāo)準(zhǔn)中氧碳原子比指在質(zhì)譜分析時(shí)，所測得分子中氧原子個(gè)數(shù)與碳原子個(gè)數(shù)的比值。

4試劑和材料

4.1濾膜：0.45或0.22μm孔徑濾膜

4.2瓶頸過濾器：2L；

4.3固相萃取柱：填料可為十八烷基鍵合硅膠或苯乙烯-二乙烯基苯聚合物。

4.4純水：去離子水或色譜純。

4.5甲醇：色譜純。

4.6鹽酸：質(zhì)量濃度36-38%，優(yōu)級(jí)純。

4.7燒杯：100~1000mL。

4.8樣品瓶：2~12mL。

4.9氬氣：純度不低于99.999%（體積分?jǐn)?shù)）。

4.10氮?dú)猓杭兌炔坏陀?9.99%（體積分?jǐn)?shù)）。

5儀器和設(shè)備

5.1傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜。

5.2電噴霧離子源。

5.3蠕動(dòng)進(jìn)樣泵，進(jìn)樣流速在20μL/h~500μL/h可調(diào)。

5.4平頭進(jìn)樣針：1~250μL。

5.5電子天平，精度0.1mg。

5.6馬福爐；

5.7電熱干燥箱。

5.8真空泵及連接管。

5.9超聲波清洗儀。

6DOM樣品制備

使用固相萃取法對(duì)海水中DOM進(jìn)行制備。

6.1樣品過濾與酸化

將濾膜放置于瓶頸過濾器中，組裝好過濾器，連接真空泵，過濾海水樣品。及時(shí)更換濾膜。向過濾

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后的海水中加入適量高純鹽酸至pH=2，4°C避光保存，待固相萃取。

注：按SY/T6563-2003中規(guī)定，高濃度鹽酸具有腐蝕性和揮發(fā)性，取用時(shí)須小心，必須在通風(fēng)櫥

操作。

6.2活化固相萃取柱

在萃取樣品之前，向固相萃取柱中依次加入2~3倍柱體積的甲醇和2~3倍柱體積的鹽酸酸化純水

（pH=2）。

注意：活化后的固相萃取柱在上樣前必須保持濕潤，否則會(huì)出現(xiàn)回收率低，重現(xiàn)性差等問題。如果

發(fā)現(xiàn)之前活化的固相萃取柱處于流干狀態(tài)，應(yīng)重新活化。

6.3加樣

將酸化的海水加入活化后的固相萃取柱，可利用抽真空或加壓的方式使海水DOM進(jìn)入吸附柱。

在實(shí)驗(yàn)室條件滿足的情況下，建議采用自動(dòng)化固相萃取裝置，從而保證對(duì)流速的精準(zhǔn)控制和實(shí)驗(yàn)大

批量樣品的快速固相萃取。

注：每100mg固相萃取填料對(duì)應(yīng)海水加樣體積為500mL。

6.4洗滌與干燥

用2~3倍柱體積酸化純水淋洗，然后用氮吹方式將柱子內(nèi)的水分完全去除，使固相萃取柱干燥。

6.5DOM樣品洗脫和保存

確保SPE小柱中沒有可見水分后，使用色譜級(jí)甲醇將DOM洗脫于樣品瓶中，在4°C下避光保存，

待質(zhì)譜分析。

注：每100mg填料對(duì)應(yīng)甲醇洗脫體積為2mL。按SY/T6563-2003中規(guī)定，使用易揮發(fā)溶劑時(shí)瓶

口敞開的時(shí)間應(yīng)盡量短。

7分析步驟

7.1確定質(zhì)譜儀工作正常。

7.2清洗管路：用甲醇對(duì)進(jìn)樣管路進(jìn)行沖洗。

7.3溶劑空白：以甲醇為溶劑，采集譜圖，確定管路內(nèi)是否存在污染。

7.4調(diào)試：采用蠕動(dòng)泵進(jìn)質(zhì)控標(biāo)樣，調(diào)試儀器參數(shù)，達(dá)到質(zhì)控要求后采集數(shù)據(jù)。

7.5樣品譜圖采集：采用蠕動(dòng)泵進(jìn)樣,采集數(shù)據(jù)，得到質(zhì)譜結(jié)果。

8測試條件

8.1蠕動(dòng)泵自動(dòng)進(jìn)樣，流速：100μL/h~300μL/h。

8.2電噴霧離子源模式：負(fù)離子模式。

8.3質(zhì)譜掃描范圍：m/z150~1000。

8.4質(zhì)譜采集疊加次數(shù)：質(zhì)譜時(shí)域信號(hào)在進(jìn)行傅里葉變換處理前疊加50次~300次。

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8.5儀器調(diào)諧：對(duì)質(zhì)量軸進(jìn)行校準(zhǔn)，確保質(zhì)量準(zhǔn)確度誤差范圍在1.0ppm以內(nèi)。

9質(zhì)量保證和控制

9.1質(zhì)控標(biāo)樣

天然有機(jī)物標(biāo)樣（SRFA）。稱取適量SRFA固體粉末樣品溶于甲醇，超聲3分鐘，用甲醇稀釋至

100mg/L。

9.2質(zhì)控標(biāo)樣質(zhì)量要求

9.2.1自由感應(yīng)衰減信號(hào)

在傅里葉變換時(shí)長內(nèi)，自由感應(yīng)衰減信號(hào)應(yīng)處于持續(xù)衰減的狀態(tài)。

9.2.2分辨率

在質(zhì)譜圖中找到準(zhǔn)分子離子為[C15H16O11-H]ˉ的質(zhì)譜峰（理論m/z為371.06198），分辨率不小于

28萬。

9.2.3質(zhì)譜峰相對(duì)峰強(qiáng)度

在全譜范圍內(nèi)，信噪比大于20的質(zhì)譜峰峰形對(duì)稱且不分叉，整體峰形近似高斯分布。

9.2.3.1m/z371處質(zhì)譜峰相對(duì)峰強(qiáng)度

在m/z371處，準(zhǔn)分子離子[C16H20O10-H]ˉ或[C15H16O11-H]ˉ對(duì)應(yīng)的質(zhì)譜峰應(yīng)為m/z370.5-371.5內(nèi)最

高峰。

9.2.3.2整體質(zhì)譜峰相對(duì)峰強(qiáng)度

譜圖質(zhì)量范圍為m/z100-1000，質(zhì)量重心（最高峰）在m/z360-420之間。以全譜內(nèi)最高質(zhì)譜峰為

基峰（相對(duì)峰強(qiáng)度設(shè)為100%），m/z311±10和m/z511±10單位質(zhì)量內(nèi)最高質(zhì)譜峰的相對(duì)峰強(qiáng)度不低于

40%。

9.2.4質(zhì)量偏差

譜圖中準(zhǔn)分子離子為[C15H16O11-H]ˉ的質(zhì)譜峰（理論m/z為371.06198）的質(zhì)荷比的實(shí)測值與理論值

的偏差在1.0ppm以內(nèi)。

10數(shù)據(jù)處理

10.1DOM質(zhì)譜圖

提取DOM高分辨質(zhì)譜全圖及局部放大圖，參見附錄A中圖A.1和A.2。

10.2分子式匹配規(guī)則

根據(jù)儀器軟件確定信噪比大于5的質(zhì)譜峰進(jìn)行分子式匹配。分子式匹配時(shí)，嚴(yán)格限制各元素含量，

包括：12C（1-60）、1H（1-120）、14N（0-3）、16O（0-30）、32S（0-1）。質(zhì)量精度窗口設(shè)置為1.0ppm。

所有分子式應(yīng)符合：(1)H原子數(shù)至少為C原子數(shù)的1/3，且不能大于2C+N+2；(2)N和H原子數(shù)之

和應(yīng)為偶數(shù)；(3)H/C和O/C值應(yīng)分別小于3和1.5。獲取質(zhì)譜峰對(duì)應(yīng)化合物的分子式，計(jì)算每個(gè)分子式

對(duì)應(yīng)的H/C和O/C。

10.3CHO類化合物vanKrevelen圖

提取CHO類化合物的峰強(qiáng)度、O/C及H/C，繪制vanKrevelen圖，參見附錄A中圖A.3。

11精密度

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11.1重復(fù)性

在同一實(shí)驗(yàn)室，由同一操作者使用相同設(shè)備，按相同的測試方法，并在短時(shí)間內(nèi)對(duì)同一被測對(duì)象相

互獨(dú)立進(jìn)行測試獲得的兩次測試結(jié)果中平均H/Cwa和平均O/Cwa的相對(duì)誤差應(yīng)小于5%。

11.2再現(xiàn)性

在不同實(shí)驗(yàn)室，由不同操作者使用不同的設(shè)備，按相同的測試方法，對(duì)同一被測對(duì)象相互獨(dú)立進(jìn)行

測試獲得的兩次獨(dú)立測試結(jié)果中平均H/Cwa和平均O/Cwa的相對(duì)誤差應(yīng)小于10%。

H/Cwa=Σi(Ii×H/Ci)/ΣiIi（1）

O/Cwa=Σi(Ii×O/Ci)/ΣiIi（2）

（3）

|?1??2|

式中：??=(?1+?2)/2×100%

H/Cwa—按每個(gè)分子式的峰強(qiáng)度計(jì)算得到的平均H/C；

O/Cwa—按每個(gè)分子式的峰強(qiáng)度計(jì)算得到的平均O/C；

Ii—每個(gè)分子式對(duì)應(yīng)的峰強(qiáng)度；

H/Ci—每個(gè)分子式對(duì)應(yīng)的氫碳原子比；

O/Ci—每個(gè)分子式對(duì)應(yīng)的氧碳原子比；

Re—兩次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的相對(duì)誤差，用百分?jǐn)?shù)表示；

A1—第一次測試結(jié)果；

A2—第二次測試結(jié)果。

12試驗(yàn)報(bào)告

提供原始質(zhì)譜數(shù)據(jù)、解析結(jié)果和檢測報(bào)告。

解析結(jié)果包含字段：字段1：m/z（分子式對(duì)應(yīng)準(zhǔn)分子離子的質(zhì)荷比，無量綱）；字段2：C（分

子式中碳原子的個(gè)數(shù)，無量綱）；字段3：H（分子式中氫原子的個(gè)數(shù)，無量綱）；字段4：N（分子中

式氮原子的個(gè)數(shù)，無量綱）；字段5：O（分子式中氧原子的個(gè)數(shù)，無量綱）；字段6：S（分子式中硫

原子的個(gè)數(shù)，無量綱）；字段7：O/C（分子式中氧原子個(gè)數(shù)與碳原子個(gè)數(shù)的比值，無量綱）；字段8：

H/C（分子式中氫原子個(gè)數(shù)與碳原子個(gè)數(shù)的比值，無量綱）；字段9：Intensity（分子式對(duì)應(yīng)的峰強(qiáng)度，

無量綱）

檢測報(bào)告包括：FT-ICRMS儀器操作條件；FT-ICRMS質(zhì)譜總圖、單點(diǎn)放大圖、CHO類化合物O/C

和H/C分布圖、平均H/Cwa和平均O/Cwa。

13特殊情況

暫無。

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附錄A

（資料性）

FT-ICRMS譜圖及CHO類化合物vanKrevelen圖

A.1海水DOM的FT-ICRMS質(zhì)譜圖

A.2海水DOM在m/z371處的局部放大圖

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A.3海水DOM的CHO類化合物的vanKrevelen圖

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13.1.1附錄B

13.1.2（資料性）

13.1.3起草單位和主要起草人

本文件起草單位：中國石油大學(xué)（北京）、中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所、天津大學(xué)、北京大

學(xué)、中海油化工與新材料科學(xué)研究院（北京）有限公司、中國南水北調(diào)集團(tuán)中線有限公司北京分公司、

中國石油天然氣股份有限公司石油化工研究院、中國石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院無錫石

油地質(zhì)研究所

本文件主要起草人：史權(quán)、何晨、張亞和、蔣彬、馬超、周江、胡淼、潘娜