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【他山之石】华中农业大学史志华教授团队:降雨期间坡面土壤成为流域可溶性有机质的关键贡献者

2026-06-19 07:05:27

史志华教授团队Environmental Science & Technology：降雨期间坡面土壤成为流域可溶性有机质的关键贡献者

史志华教授团队Environmental Advances2026年5月12日 09:01辽宁听全文

第一作者：扈晓碟博士生（华中农业大学）

通讯作者：肖海兵副教授（华中农业大学）、史志华教授（华中农业大学）

论文DOI: 10.1021/acs.est.6c02514

图文摘要

成果简介

近日，史志华教授团队在Environmental Science & Technology发表了题为“Molecular Evidence from FT-ICR MS and Bayesian Mixing Model Reveals Hillslope Soils as Dominant DOM Contributors during Rainfall”的学术论文（DOI: 10.1021/acs.est.6c02514）。该研究借助傅里叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）与贝叶斯混合模型，阐明了端元（雨水、地下水、河岸土壤和坡面土壤）与径流可溶性有机质的光学与分子特征，揭示了降雨过程流域可溶性有机质来源的时空变化规律。

全文速览

可溶性有机质是影响水质的关键因子，能与重金属及有机污染物结合，其来源直接决定水生态环境效应。团队通过高频原位监测与采样，系统分析了雨水、地下水、河岸土壤和坡面土壤四类潜在来源。研究发现，土壤有机质以类腐殖质为主，而雨水富含类蛋白质。降雨过程中，坡面土壤对径流有机质的平均贡献高达49.2%，远超河岸土壤（30.3%）、地下水（13.1%）和雨水（7.5%）。这一发现挑战了“河岸带主导河流有机质来源”的传统观点，凸显了坡地水土保持对水质保护的重要性。

引言

可溶性有机质是水生生态系统中最活跃的化学组分之一，可通过多种机制与有机污染物及重金属结合，改变污染物在水体中的吸附、解吸与迁移行为，进而影响水环境质量与人类健康。已有研究表明，水生生态系统中可溶性有机质的组分特征与反应活性在很大程度上取决于其来源变化。然而，传统研究方法难以在时空维度上精细化解析可溶性有机质的来源动态，制约了对可溶性有机质输移机制的深入理解。本研究利用FT-ICR MS分子指纹和贝叶斯混合模型示踪DOM的时空源动态。

图文导读

端元可溶性有机质特征

Fig. 1. DOC concentration, fluorescent components (a) and fluorescent indices (b) among the four DOM end-members. “ns” represents nonsignificant differences among the four DOM end-members. Different small letters indicate significant differences at p< 0.05.

Fig. 2.Van Krevelen diagrams for DOM compounds of rainwater (a), groundwater (b), and soil (c). DOM compound classes (d) and elemental molecules (e) of the four DOM end-members.

不同端元间的可溶性有机质数量与质量特征存在显著差异。土壤和地下水中类腐殖质组分（C1、C2+C3）占比显著高于雨水，而雨水以类蛋白质组分（C4）为主，荧光指标变化趋势与之一致，表明雨水DOM具有明显的自生源特征，且腐殖化程度低于土壤和地下水。从分子特征看，不同端元间可溶性有机质化合物（不饱和烃、木质素、单宁、缩合芳烃）和元素组成（CHO、CHON）均存在显著差异，这些特征差异为不同来源的定量区分提供了基础。

径流可溶性有机质特征

Fig. 3.Variations of DOM compound classes (a–h) and elemental molecules (i–l) during rainfall. “ns” represents nonsignificant differences across different hydrological periods. Different small letters indicate significant differences at p < 0.05.