溶解态有机质对有机污染物环境归趋的影响机制研究

Dissolved organic matter (DOM) is ubiquitous in the terrestrial and aquatic systems. It is the key sorbent and carrier for organic pollutants in the environment, controlling their environmental fate, transport, and bioavailability, and consequently their environmental implications. There are limited studies on the sorption and colloidal behavior of DOM. Our understanding on the mechanisms for the sorption and colloidal behavior of DOM is limited. Research is also needed to develop predictive tools for these behaviors. To address these challenges, we plan to comprehensively characterize the spectral/structural properties of DOM, examine the sorption and colloidal behavior of DOM at varied conditions, and reveal the mechanisms and controlling factors in the sorption and colloidal behaviors of DOM. Based on the mechanisms and data sets, we will build models for predicting these behaviors of DOM under natural conditions. The results will improve our understanding on the impacts of DOM on the environmental fate and transport of organic contaminants.

溶解态有机质（DOM）广泛分布于土壤和水生生态系统中，是地表环境有机污染物重要的吸附剂和载体，其吸附和胶体行为控制着环境污染物的分配、传输和生物有效性，显著影响其环境效应。目前对DOM吸附和胶体行为的研究仍相对缺乏，控制DOM-有机物间相互作用以及DOM胶体行为的微观机制仍未厘清，缺乏有效的定量预测模型。针对这一现状，本项目拟综合运用常规和先进分析技术，系统表征DOM的物化性质和结构特性；完善DOM结构/谱学、吸附行为和胶体行为的基础数据，从动力学和热力学角度揭示DOM吸附和胶体行为的微观机制及主控因子；构建基于谱学/结构/热力学指标的DOM吸附和胶体行为定量预测模型，建立多种实用评估方法。本项目的研究成果将为正确认识和评估DOM在有机污染物环境归趋中的作用提供关键信息和理论基础。

溶解性有机质（DOM）广泛分布于土壤和水生生态系统中，在污染物环境归趋过程中起着关键作用。DOM与污染物的相互作用机制及预测模型是解决污染物多相分配问题的关键环节，也是环境科学研究的重要问题。目前DOM研究面临的首要问题是其结构的复杂性、多样性和异质性，本项目从DOM结构高通量分析方法切入，建立了基于双水相体系的DOM疏水性高通量表征新方法和基于气相裂解质谱数据的土壤有机质分子特征高通量分析和标志物发现方法；建立了基于双水相体系预测DOM吸附分配系数的新模型—两相体系模型，阐明了预测模型的理论依据，验证了两相体系模型的准确性；基于开发的新表征方法揭示了太湖流域DOM疏水性的强时空异质性，基于两相体系模型评估了太湖流域DOM吸附行为的时空演化规律；揭示了DOM胶体团聚行为的结构与离子效应，阐明了其胶体行为的主控作用力与机制，并建立了简易的有机质团聚行为预测方法；阐明了DOM对无机颜料重金属释放过程的控制原理，提出了无机颜料光溶解导致的重金属释放是江苏某地农田重金属污染的重要机制。项目成果以通讯作者发表SCI论文 15 篇，包括Environmental Science & Technology 4 篇，Applied Catalysis B: Environmental 1 篇，发表中文核心论文 1 篇，授权国际发明专利 1 项，授权国家发明专利 2 项，另申请国家发明专利 2 项，研究成果为科学评估DOM在污染物环境归趋中的作用提供关键信息和理论基础。