基于激光质谱的新疆地表水中有毒有机污染物研究

Xinjiang is the most arid region of our country, the ecosystem is very fragile, water pollution aggravate water shortage in Xinjiang .The organic pollutants in water environment is difficult to detect due to its variety, wide contaminant range and low concentration. The organic pollutants even in very low concentrations can cause complexity, diversity, health risk. However, in order to effectively control the organic contamination in water environment, it must be accurately detected and investigated. Laser mass spectrometry which combines REMPI(Resonance-Enhanced Multiphoton Ionization) and TOFMS (Time of Flight Mass Spectrometry) technology, is a promising method for chemical trace analysis since it combines selectivity, sensitivity and rapidity of measurement, and no sample preparation and chemical clean-up is necessary even when highly complicated mixtures of chemical species are analyzed. This project intends to test the multicomponent toxic organic pollutants of Xinjiang surface water environment by using laser mass spectrometry technology, we will design solid sample introduction, design ion less, use REMPI to improve the detection of toxic organic pollutants in Xinjiang surface water. The successful implementation of this project can establish the application of laser mass spectrometry detection technology for organic pollutants of water environment. According to detect the composition and concentration of toxic organic pollutants in surface water of Xinjiang, we can establish Xinjiang water environment organic pollutants database. This project will provide technical support for protecting and improving Xinjiang water environment, and will have significant prospects for water pollutants control in arid area.

新疆是我国最干旱地区，生态环境十分脆弱，水污染加剧新疆水资源短缺问题。要想有效控制水资源污染，必须对其进行准确检测。水中有机污染物浓度低、种类多、污染范围广，常规分析方法检测困难，且在极低浓度下就能引起复杂性、多样性的健康危险。激光质谱技术是共振增强多光子电离和飞行时间质谱相结合的二维分析技术，具有高选择性、高灵敏度、快速测量的优点，即使在分析极其复杂的混合物时也不需进行样品分离和提纯。本项目拟通过固体进样、REMPI、设计“离子透镜”等措施提高检测灵敏度,利用激光质谱技术检测新疆地表水中有毒有机污染物。本项目的成功实施将建立水中有毒有机污染物多组分快速检测的激光质谱技术，将实现新疆主要地表水中有毒有机污染物组分和浓度的测量，建立新疆主要地表水资源较全面有毒有机污染物数据库，为新疆地表水中有毒有机污染物的有效控制提供技术支持，对干旱区水环境的保护和改善有显著的科学意义和重大的应用前景。

随着工业化的发展，人类排放在大气中的有机物大量增加。影响有机物浓度的原因很多，比如，光化学或光物理反应、生物排放以及人为排放源均可能引起有机物浓度变化。其中，太阳光辐射下的光物理光化学反应促进了有机物向二次污染物质的转变，对人类赖以生存的大气环境构成了严重的影响，也危害到了人类的健康。有机污染物分子吸收光被激发到激发态以后，由于激发态不稳定，会发生伴随着能量流动的衰减过程，了解有机物分子被光激发后的激发态超快动力学过程，有利于了解有机物分子的环境行为、浓度变化趋势和降解机制。因此，研究有机污染物分子的超快非绝热动力学过程具有很重要的研究意义。利用飞秒时间分辨的质谱、光离子和光电子影像方法对有机物分子（2-甲基吡嗪，邻氟苯胺，苯乙炔，氟甲苯等分子）的超快过程进行研究，给出了部分有机物分子激发态非绝热动力学过程的较清晰的物理图像。为有机物的进一步研究和检测打好了基础。. 研究发现有机污染物的有效降解可以通过介质阻挡放电降解可以实现，深层次研究有机污染物在外电场作用下的物理特性和光谱特性可为有机污染物科学降解提供重要的参考依据。有机污染物分子在外电场作用下会产生许多新的化学变化和现象，如分子光谱的红移或蓝衣，分子化学键的断裂，产生一些新的自由基等等，而这些变化会引起有机污染物在环境中的成分和浓度的变化，因此有机污染物在外场作用下的物理特性和光谱特性的研究对有机污染物组分和浓度的测量过程有一定的指导意义。除此之外，有机分子在外电场作用下的物理特性研究已被应用于多个研究领域。我们利用密度泛函理论对有机污染物分子（氯苯，间二甲苯，草酰氯，CF2Br2，CF3I，二溴四氟乙烷、溴乙烷、氟利昂F1等）在外场作用下的物理特性和光谱进行了研究，给出了部分有机污染物分子在外场中的物理特性和光谱特性。