湖泊溶解有机组分的地球化学特征及其对吸附有机污染物的影响

湖泊溶解有机质（DOM）是影响水环境中污染物形态和毒性的重要地球化学因子，DOM与有机污染物相互作用能显著降低其毒性和生物可利用性。国内外对此开展了大量研究，并取得初步成果，但研究多居于DOM中胡敏酸和富里酸等疏水性组分对有机污染物的影响，而其中相对亲水的有机组分的地球化学特征、环境地球化学效应和对降低水体有机污染物的贡献等人们缺乏了解，有关研究工作正处于起步阶段。本申请拟在对湖泊DOM进行有效分离富集和表征的基础上用荧光光谱技术研究DOM中各有机组分对吸附有机污染物的贡献,相互作用机理和影响它们相互作用的多种因素,为研究有机污染物在水环境中的迁移,转换及建立溶解有机质-有机污染物相互作用的环境地球化学模型提供基础数据,预测污染物毒性和生物可利用性变化和受污染水体的恢复和治理提供科学依据.

自然界水体（如地下水、湖泊、河流及海洋）中的天然有机质（NOM）因具有显著的生态及环境功能而受到人们的广泛关注。NOM作为全球碳循环的主要组成部分，是水体中异养型微生物生长所需碳及能量的重要来源。此外，NOM对湖泊生态系统中的多种物理、化学过程具有不同程度的影响：NOM中的有机酸对淡水体系的酸度具有控制作用而且对酸沉降有一定的缓冲作用；NOM通过减弱可见光及紫外线照射从而影响淡水系统的光化学环境，这一方面降低了水体中自养生物的繁衍速度，同时保护水生生物免受有害的紫外线辐射。更为重要的是，NOM能够影响环境中污染物的命运，比如重金属离子和疏水性有机污染物与天然有机质结合后，其迁移途径、溶解度、生物可利用性及毒性受到明显的控制，这样其对环境中生物的危害性减弱。多环芳烃（PAHs）是一类对环境危害极大的疏水性有机污染物，多数PAHs对有机体具有毒性和致癌性而被美国环保署（EPA）列为优先处理的污染物。因此，确定NOM-PAHs反应的强弱，即PAHs在NOM中的分配系数（Kdoc）以及NOM的物化特性对Kdoc的影响对于预测PAHs毒性和生物可利用性大小、了解NOM-PAHs相互作用的机理及确立污染预测模型具有十分重大的意义。前人的研究结果表明，多环芳烃与天然有机质相互作用的分配系数Kdoc的与PAHs的疏水度（即Kow大小）、NOM的物化特性（如芳香度、脂肪碳含量、分子量及极性等）和水化学参数（pH、离子强度等）有很大的相关性。然而，许多学者在NOM的物化特性对分配系数的影响方面存有较大分歧。前人在研究天然有机质与多环芳烃之间的相互作用时所用的NOM多为腐殖质，即水体NOM中的疏水性组分，而其中的亲水性组分与PAHs的结合作用文献中却鲜见提及，因此人们对其结合作用的特性如反应机理和结合作用强弱等的了解十分有限。.本论文利用XAD树脂分离技术把红枫湖水体中天然有机质分成了疏水性酸、碱、中性物质和亲水性酸、碱、中性物质等六种有机组分。同时运用元素分析、有机碳分析仪、紫外－可见分光光度，高效液相体积排阻色谱、三维荧光光谱和荧光偏振技术等现代分析方法，对各有机组分的物理、化学特性进行了表征。荧光光谱技术被用于研究水化学参数对腐殖质荧光特相互作用的机理。