[發明專利]一種污水中不同源溶解性有機氮的辨析方法及應用

有效

• 申請號: 202110691892.4
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113419005B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 胡海冬;廖可薇;任洪強
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01N30/02
• 分類號: G01N30/02;G01N30/06;G01N30/72;G01N30/86
• 代理公司: 北京棧橋知識產權代理事務所(普通合伙) 11670
• 代理人: 劉婷

1.一種污水中不同源溶解性有機氮的辨析方法，其特征在于，是利用液相色譜-高分辨率質譜聯用技術和反應組學分析技術建立的污水樣品中外源性DON與內源性DON定性定量方法，具體建立步驟為：

(a)提取污水中的DON：采用固相萃取小柱，通過污水樣品預處理、柱活化、上樣、淋洗、洗脫，將污水中DON與其他干擾物進行分離，并濃縮富集污水中DON，得到DON提取液；

(b)檢測DON提取液中的質譜峰：采用液相色譜-高分辨率質譜聯用儀進行DON提取液的全掃描分析檢測，得到污水中DON的檢測譜圖；

(c)預處理污水樣品的譜圖數據：對上述污水中DON的檢測譜圖進行背景信號值的扣除、干擾峰的排除、噪聲信號的消除，得到經預處理后的污水樣品譜圖數據；

(d)構建污水中物質反應的網絡關系：利用反應組學分析技術進行污水樣品譜圖數據的峰提取、保留時間的層次聚類、峰去冗余，簡化污水樣品譜圖數據；建立污水樣品的全局反應質量差關系、篩選其中獨立的質譜峰，構建污水樣品中物質反應的高頻質量差矩陣；結合高頻質量差矩陣以及物質反應數據庫，生成污水中物質反應的網絡關系圖；

(e)篩查DON的物質反應關系：將網絡關系圖中的質譜峰與DON數據庫進行匹配，獲取質譜峰對應的物質分子式，篩選網絡關系圖中與DON相關聯的高頻質量差關系，得到DON的物質反應關系；

(f)確定不同源DON：計算DON的物質反應關系中每個DON分子的反應關系連接度、反應距離，依據反應關系連接度與反應距離劃分外源性DON與內源性DON；

液相色譜-高分辨率質譜聯用儀的儀器條件即：掃描模式為正離子與負離子離子化模式，電離源為電噴霧電離源，流速為0.2-0.5mL/min，采集譜圖范圍為50-1200Da。

2.根據權利要求1所述的一種污水中不同源溶解性有機氮的辨析方法，其特征在于，所述的污水樣品包括城市污水處理廠中單一處理單元的污水樣品、城市污水處理廠中多個處理單元的污水樣品合集、城市污水處理廠全流程污水樣品合集、城市污水處理廠的出水樣品；所述外源性DON為在污水處理過程中尚未完全降解DON、進水中不可降解或難生物降解DON；所述內源性DON為微生物類DON、外源性DON的微生物轉化產物、污水處理過程的DON副產物。

3.根據權利要求1所述的一種污水中不同源溶解性有機氮的辨析方法，其特征在于，步驟(a)中，所述固相萃取小柱為使用苯乙烯-二乙烯苯共聚物為填料的商業化固相萃取小柱；所述污水樣品預處理為采用0.45μm醋酸纖維濾膜過濾，再使用ACS級高純鹽酸酸化至pH為2；所述柱活化為依次使用10-15mL的LC-MS級甲醇、20-25mL的pH為2的超純水濾過固相萃取小柱；所述淋洗為使用20-25mL的pH為2超純水濾過固相萃取小柱；所述洗脫為先利用氮氣吹干去除固相萃取小柱中液體，再使用5-15mL的LC-MS級甲醇濾過固相萃取小柱；固相萃取小柱的濾過流速控制為0.5-2.0mL/min；上機檢測前，DON提取液經0.22μm有機系濾膜過濾，且其中溶解性有機碳濃度為50-100mg/L。

4.根據權利要求1所述的一種污水中不同源溶解性有機氮的辨析方法，其特征在于，所述步驟(c)中，背景信號值的獲取方式為：以超純水為待處理樣品，通過步驟(a)與步驟(b)相同的操作獲取背景信號；采用峰強度差減法扣除背景信號，保留差減后峰強度≥1000的質譜峰；所述污水樣品譜圖數據為經R語言中“XCMS”程序包轉換的“.mzrt”數據。