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天然溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM)存在于所有的水环境中,它通常定义为可以通过0.45μm孔径滤膜的、大小和结构不同的、有机分子的连续统一体,其分子量在几百到几万道尔顿之间变化,这使得DOM具有异质性。DOM含有酚基、羟基、羧基、羰基和硫醇基等多种官能团,是水环境中重要的配位体和吸附载体,对重金属元素和疏水性有机污染物(hydrophobic organic contaminants,HOCs)在水环境中的迁移,归宿和生物有效性具有重要影响。多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是国际上广泛关注的持久性有机污染物(persistent organic pollutants,POPs),其经大气沉降、地表累积、雨水冲刷等过程,可迁移至湖泊、海洋,对各种水生生物造成影响。PAHs在水环境中的迁移转化行为以及对水生生物的影响与DOM等因素有关,其机理十分复杂。因此,本论文以河口沉积物提取的DOMbulk为对象,分别按照分子量和极性分组,研究了不同组分的DOM对芘的结合系数、生物有效性及吸附/解吸行为等的影响。本文取得了以下有价值的研究成果:(1)利用水提法从沉积物中提取出DOMbulk,按照分子量(molecularweight,MW)大小将其分为<1000D(aDOM<1000)、1000-14000D(aDOM1000-14000)和>14000Da(DOM>14000)三组分,按照极性特性将其分为疏水性酸性有机质(hydrophobic acid,HOA)、疏水性碱性有机质(hydrophobic base,HOB)、疏水性中性有机质(hydrophobic neutral,HON)、亲水性酸性有机质(hydrophilicacid,HIA)、亲水性碱性有机质(hydrophilic base,HIB)和亲水性中性有机质(hydrophilic neutral,HIN)六组分。各组分的光学性质、元素比、官能团含量之间存在着良好的相关性。(2)阳离子可显著影响芘与DOM的结合。利用荧光猝灭法测定芘与DOM的结合系数,KDOM,其随离子强度的变化趋势呈现出“四阶段变化模式”:先减少,后增加,最后趋于平衡。表明离子强度对芘与DOM结合作用的影响机制非常复杂,本文分别对盐析效应及DOM构象的变化进行了深入的讨论。不同种类阳离子对KDOM值造成不同程度的影响,与电荷密度具有密切关系。电荷密度越大,KDOM达到最小值时所需浓度(cmin)越小,而KDOM从最小值到稳定值的变化斜率(KDOM-I)越大。由于DOM本身大多具有负电荷的官能团,所以阴离子对KDOM值的影响不显著。(3)大分子量DOM(DOM14000)比小分子量DOM(DOM<1000和DOM1000-14000)的结合能力要强,这是因为前者具有更小的极性,更大的芳香性,更强的作用力。DOM不同分子量组分结合芘的KDOM值在阳离子作用下的变化趋势也符合“四阶段模型”。此外pH增加导致KDOM发生先增加后减少的变化。KDOM随水化学条件变化而变化的现象可以通过DOM构象的变化来阐述原因。聚合态DOM减少了吸附位点,但当聚合体变大形成疏水性结构又可以增加对芘的结合,而聚合体进一步增大一些内部位点不易到达,结合能力便稳定在一定水平上。(4)对于DOM不同极性组分的研究表明,DOM结合芘的能力与其自身大分子构象上的芳香结构密切相关。KDOM与ε280正相关,但是C/H比并不能充当芳香度的指示剂。而KDOM与(N+O)/C比负相关,这说明极性也会对其产生影响。疏水性(hydrophobic,HO)组分结合芘的能力强于亲水性(hydrophilic,HI)组分,其中以HON的能力最强。HO组分的Stern-Volmer plots线性更强。HON与芘结合,除了疏水性作用力之外,还存在电子-供体-受体(electron-donor-acceptor,EDA)作用力。DOM的构象也会影响其对PAHs的结合能力。如果减少DOM表面的极性组分,HOCs可以更容易进入DOM的疏水性内核,从而增加DOM对HOCs的结合量。(5)本研究使用了一种新型的基于半透膜被动采样技术SPMD的微萃取方法(semi-permeable membrane based micro-extraction,SPM-ME)。DOM减少了SPM-ME对芘的富集,分子量越大,减少量越大;液相扩散层及鱼体自身的活动影响下,DOM增加锦鲤对芘的富集,其中增加了芘在鱼鳃和内脏上的富集,而减少了芘在肌肉上的富集。分子量越大,变化值越大。DOM结合态的芘部分部鱼体利用,但富集量主要还是主自由态芘的浓度决定。DOM只是影响了锦鲤对芘的富集速率,并不会影响其BCF值。SPM-ME对芘的富集量远小于传统半透膜被动采样技术(semi-permeable membrane device,SMPD),减少了与锦鲤富集量的差异,能更好地模拟锦鲤对芘的富集。锦鲤体内芘的释放速度较快,在24h内释放绝大部分,其释放行为可以用双区一级动力学描述。DOM能加快芘的释放。(6)芘在DOM上的结合-解离是完全可逆的过程。加入DOM抑制了泥炭对芘的吸附,促进了芘的解吸,但DOM不同分子量组分产生的抑制和促进效应不一样,DOM不同分子量组分之间所产生的抑制和促进效应存在着显著差异。DOM对芘的抑制和促进效应随着其分子量的增加而增强。加入DOM促进了高岭土对芘的吸附,亦促进了芘的解吸,但DOM不同分子量组分产生的促进效应不一样,DOM不同分子量组分之间所产生的促进效应存在着显著差异。DOM对芘的促进效应随着其分子量的增加而增强。这些抑制或促进效应是多种因素共同作用的结果,如芳香度,极性,分子结构等。