大型海藻藻源溶解有机碳中的稳定组分鉴定方法及应用技术

本发明专利技术属于海藻技术领域，公开了一种大型海藻藻源溶解有机碳中的稳定组分鉴定方法及应用，所述大型海藻藻源溶解有机碳中的稳定组分鉴定方法包括：进行大型海藻藻源DOC的活性与惰性评估；进行藻源DOC的荧光组分鉴定；进行藻源DOC的分子组成鉴定。本发明专利技术通过将大型海藻藻源DOC的活性与惰性评估、藻源DOC的荧光组分鉴定和藻源DOC的分子组成鉴定三部分内容结合，可实现对大型海藻藻源DOC的稳定性组分评估，并最终实现对藻源DOC中的惰性DOC进行定性和定量评估，有助于突破目前对海藻贡献的水体碳汇难以评估的技术“瓶颈”，对未来实现量化海洋碳交易体系、推动大型海藻碳汇产业发展具有重要的应用价值和科学意义。重要的应用价值和科学意义。重要的应用价值和科学意义。

【技术实现步骤摘要】
大型海藻藻源溶解有机碳中的稳定组分鉴定方法及应用


[0001]本专利技术属于海藻
，尤其涉及一种大型海藻藻源溶解有机碳中的稳 定组分鉴定方法及应用。

技术介绍

[0002]目前，大型海藻作为海洋中生产力很强的一种植物，其全球最大净初级生 产力达2.9Pg C yr
‑1。其在生长过程中通过光合作用固碳，会将初级生产力的 20％～40％以溶解有机碳(DOC)形式释放到水体中。水体中这部分藻源DOC 具有非常复杂的组分，且其稳定性也存在很大差别。活性高的DOC组分可被微 生物快速利用，而稳定性强的DOC组分(即惰性DOC)则由于惰性化程度高， 难以被微生物利用与转化，可在海水中长久存留，成为大型海藻对海洋稳定性 DOC储库的重要贡献。
[0003]在海洋中，大型海藻释放的DOC中含有很多活性高的组分，它们可很快被 微生物吸收利用，进入微食物环。根据海洋“微型生物碳泵”(MCP)理论， 这部分活性高的溶解有机碳在进入微食物环后，除了大部分可通过微生物呼吸 作用被重新矿化为CO2，并释放到大气中外，仍有一部分(约5％)能被微生物 转化为非常稳定的惰性DOC组分，可在海洋中储存几千年之久。
[0004]发展海洋碳汇是实现“碳中和”目标的重要途径之一。对于大型海藻，人 们虽然认识到了其向水体贡献惰性DOC的重要性，然而这部分惰性DOC形式 的碳汇还未被纳入海藻碳汇的定量评估之中，主要原因是目前对该部分惰性 DOC还缺乏深入了解，尤其是对其所含的稳定性组分鉴定还存在较大难度。
[0005]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：对于大型海藻，人们虽然 认识到了其向水体贡献惰性DOC的重要性，然而这部分惰性DOC形式的碳汇 还未被纳入海藻碳汇的定量评估之中，主要原因是目前对该部分惰性DOC还缺 乏深入了解，尤其是对其所含的稳定性组分鉴定还存在较大难度。
[0006]解决以上问题及缺陷的难度为：
[0007]目前，针对大型海藻藻源DOC稳定性组分的鉴定还存在较大难度,主要原因 在于国际上尚无关于惰性DOC的精准测定方法，对于水体中的惰性DOC还缺 乏深入了解。
[0008]解决以上问题及缺陷的意义为：
[0009]本专利技术针对以上缺陷，采用长期微生物降解实验，FDOM荧光组分和DOC 分子组成鉴定相结合，从定性和定量两个层面解析藻源DOC的活性、惰性及稳 定性组分，对于科学评估大型海藻的碳汇功能存在重要意义。

技术实现思路

[0010]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种大型海藻藻源溶解有机碳中 的稳定组分鉴定方法及应用，旨在对可在海洋中形成长久碳汇的惰性DOC进行 评估及解析。
[0011]本专利技术是这样实现的，一种大型海藻藻源溶解有机碳中的稳定组分鉴定方 法，所
述大型海藻藻源溶解有机碳中的稳定组分鉴定方法包括以下步骤：
[0012]步骤一，进行大型海藻藻源DOC的活性与惰性评估，利用长期微生物降解 实验，实现藻源DOC的微生物可利用性解析，并对最终不被微生物利用的惰性 DOC进行定量；
[0013]步骤二，进行藻源DOC的荧光组分鉴定，根据荧光溶解有机物FDOM的组 分变化，实现藻源DOC中稳定性不同的荧光组分解析；
[0014]步骤三，进行藻源DOC的分子组成鉴定，根据DOC的分子组成特征，从 分子层面解析藻源DOC的稳定性组分。
[0015]进一步，步骤一中，所述大型海藻藻源DOC的活性与惰性评估，包括：通 过对藻源DOC实施长期微生物降解实验，根据DOC的动态变化特征，并结合 二阶指数衰减模型，对稳定性不同的藻源DOC进行评估。
[0016]进一步，所述微生物降解实验得到的惰性DOC仅为微生物惰性，故采用化 学与生物结合方法，对不被微生物利用的DOC再次进行光降解和新鲜微生物重 复降解，最终不被光和新微生物利用的DOC可看作稳定DOC。
[0017]进一步，步骤一中，所述大型海藻藻源DOC的活性与惰性评估，还包括： 通过解析长时间微生物降解中DOC的动态变化，对DOC浓度和降解时间进行 模型拟合，根据拟合方程判断稳定性不同的DOC，即活性、半活性和惰性大小。
[0018]进一步，步骤一中，所述大型海藻藻源DOC的活性与惰性评估，还包括：
[0019]通过使用Marquardt非线性最小二乘拟合程序来评估稳定性不同的DOC： 活性DOC即C1，半活性DOC即C2，惰性DOC即C3，如以下公式所示：
[0020]C
T
＝C1e
‑
k1t
+C2e
‑
k2t
+C3；
[0021]其中，C
T
是t时刻的总DOC浓度，C1表征活性DOC大小，C2表征半活性 DOC大小，C3表征惰性DOC大小，而k1和k2是活性DOC和半活性DOC的衰 减常数。
[0022]进一步，步骤二中，所述藻源DOC的荧光组分鉴定，包括：对藻源DOC 长期微生物降解中的荧光溶解有机物FDOM进行主要组分解析，其中包含的类 蛋白物质由于活性较高，可被微生物快速利用，荧光强度逐渐下降，可用来表 征DOC活性组分；而类腐殖质由于不容易被微生物利用，在降解中荧光强度逐 渐增加，可表征DOC稳定性组分。
[0023]进一步，步骤三中，所述藻源DOC的分子组成鉴定，包括：对藻源DOC 长期微生物降解中的DOC进行超高分辨率傅里叶变换离子回旋共振质谱技术 FT
‑
ICR MS分析，通过解析降解不同时间获取的DOC分子组成，把DOC分为 含有CHO
‑
，CHNO
‑
，CHOS
‑
和CHNOS
‑
的四类分子，而表现出低H/C、高O/C、 高等效饱和双键DBE、高芳香性指数AI*的分子具有较高惰性化特征，被认定 是DOC稳定性分子。
[0024]进一步，所述大型海藻藻源溶解有机碳中的稳定组分鉴定方法，还包括： 通过将所述大型海藻藻源DOC的活性与惰性评估、藻源DOC的荧光组分鉴定 和藻源DOC的分子组成鉴定三部分内容结合，可实现对大型海藻藻源DOC的 稳定性组分评估，最终实现对藻源DOC中的惰性DOC进行定性和定量评估。
[0025]本专利技术的另一目的在于提供一种所述的大型海藻藻源溶解有机碳中的稳定 组分鉴定方法在对大型海藻藻源DOC的稳定性组分评估中的应用。
[0026]本专利技术的另一目的在于提供一种所述的大型海藻藻源溶解有机碳中的稳定 组分鉴定方法在对藻源DOC中的惰性DOC进行定性和定量评估中的应用。
[0027]结合上述的所有技术方案，本专利技术所具备的优点及积极效果为：本专利技术提 供的大型海藻藻源溶解有机碳中的稳定组分鉴定方法，通过将大型海藻藻源 DOC的活性与惰性评估、藻源DOC的荧光组分鉴定和藻源DOC的分子组成鉴定 三部分内容结合，可实现对大型海藻藻源DOC的稳定性组分评估，并最终实现 对藻源DOC中的惰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型海藻藻源溶解有机碳中的稳定组分鉴定方法，其特征在于，所述大型海藻藻源溶解有机碳中的稳定组分鉴定方法包括：大型海藻藻源DOC的活性与惰性评估；藻源DOC的荧光组分鉴定；藻源DOC的分子组成鉴定。2.如权利要求1所述的大型海藻藻源溶解有机碳中的稳定组分鉴定方法，其特征在于，所述大型海藻藻源DOC的活性与惰性评估，包括：通过对藻源DOC实施长期微生物降解实验，根据DOC的动态变化特征，并结合二阶指数衰减模型，对稳定性不同的藻源DOC进行评估。3.如权利要求2所述的大型海藻藻源溶解有机碳中的稳定组分鉴定方法，其特征在于，所述微生物降解实验得到的惰性DOC仅为微生物惰性，故采用化学与生物结合方法，对不被微生物利用的DOC再次进行光降解和新鲜微生物重复降解，最终不被光和新微生物利用的DOC可看作稳定DOC。4.如权利要求1所述的大型海藻藻源溶解有机碳中的稳定组分鉴定方法，其特征在于，所述大型海藻藻源DOC的活性与惰性评估，还包括：通过解析长时间微生物降解中DOC的动态变化，对DOC浓度和降解时间进行模型拟合，根据拟合方程判断稳定性不同的DOC，即活性、半活性和惰性大小。5.如权利要求1所述的大型海藻藻源溶解有机碳中的稳定组分鉴定方法，其特征在于，所述大型海藻藻源DOC的活性与惰性评估，还包括：通过使用Marquardt非线性最小二乘拟合程序来评估稳定性不同的DOC：活性DOC即C1，半活性DOC即C2，惰性DOC即C3：C
T
＝C1e
‑
k1t
+C2e
‑
k2t
+C3；其中，C
T
是t时刻的总DOC浓度，C1表征活性DOC大小，C2表征半活性DOC大小，C3表征惰性DOC大小，而k1和k2是活性DOC和半活性DOC的衰减常数。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：李鸿妹，梁彦韬，焦念志，张永雨，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：