水體溶解性有機物（DOM）分析方法研究進展

牛勇彬

（包頭市供水總公司青昆管網分公司）

【摘要】介紹了溶解性有機物DOM及它的分析方法，著重介紹了熒光光譜分析法和色譜-質譜聯(lián)用（GC-MS）分析法，指出今后對DOM分析方法的研究方向有三：實驗室中應是高效、高精確度、高準確度、系列化；現(xiàn)場要便捷、快速、準確；以及在線水質監(jiān)測中要精確、準確，測定范圍大，抗干擾能力強，抗波動能力強，無需或需少量試劑，需人工維護少。

【關鍵詞】水體溶解性有機物（DOM） 熒光光譜分析 色譜-質譜聯(lián)用分析（GC-MS）

1溶解性有機物（DOM）概述

1.1 DOM組成。溶解性有機物（DOM）是指存在于各種天然水體中（如河流、湖泊、海洋、地下水、雨水等），可以通過0.45μm濾膜的天然有機質混合體，其組分包括腐殖酸、富里酸以及各種親水性有機酸、羧酸、氨基酸、碳水化合物等。DOM是有機成分的最主要部分，在自然水體中是一本質的特性， TOC的含量與DOM直接相關。

水體中DOM是有機成分的最主要部分，在河口和沿海水域，主要由活動船只排放或由內陸有機物沿河流輸送到海域而產生。水環(huán)境中碳和能量的漲落在很大程度上受內陸河流和咸水沼澤產生的有機物的影響，DOM的分布是生物地球化學水文環(huán)境測量的重要角色。發(fā)色團或有顏色的溶解有機物（CDOM）是總DOM中重要的部分，具有海水內在的光學特性，腐殖質是組成CDOM的主要部分。CDOM在全球碳預算、海洋碳循環(huán)、海洋光傳輸和遙測浮游植物生產力方面扮演者重要的角色，是海洋中DOC的重要成分。

1.2 DOM光學特性。自然水體中DOM的光學特性由復雜的混合發(fā)色團和熒光團來決定，國外一些學者對DOM的光吸收特性進行了大量研究，指出隨著波長的增加其吸收呈指數(shù)衰減，利用DOM的熒光特征結合吸收光譜中波長與強度的關系可以進行DOM來源的區(qū)分。[1]Stedmon CA等[2]對CDOM的光學特性進行了分析，在海岸及內陸水體中，很大一部分DOM是有顏色的；濃度較高時，水體呈現(xiàn)出黃色或褐色。CDOM對紫外光有很強的吸收能力，而在紅外光譜波段吸收幾乎為零。DOM的光譜特征通常由腐植質的溶解部分來決定，腐植質隨不同地域和季節(jié)的變化導致它的熒光光譜的改變。

1.3分析DOM的意義。由于DOM是一種非常復雜、包含一系列化學性質各異的化合物，確定DOM的組分相當困難。一些研究人員提出DOM的一些特殊作用的基團與有機污染物的配合是DOM有機污染物環(huán)境行為的影響的主要作用方式。目前DOM對有機污染物的環(huán)境行為影響的影響機制以及DOM與有機污染物的結合方式還不清楚，都有待于進一步的研究。因此研究水體中有機物的含量具有十分重要的意義。

2分析DOM的方法

DOM的分析測定方法有很多，應用最廣泛的當屬色譜法，尤其是色譜-質譜聯(lián)用（GC-MS），美國EPA1979年頒布的水中129種優(yōu)先監(jiān)測物黑名單里有機物114種，推薦使用了四個氣相色譜系統(tǒng)（GC），一個液相色譜系統(tǒng)（HPLC）和一個色質系統(tǒng)（GC/MS）進行分析。1989年我國確定的“中國水環(huán)境中優(yōu)先監(jiān)測物黑名單”，在68種污染物中，58種是有機物，首批推薦實施測定的25種有機物都采用GC系統(tǒng)分析。另外，近些年，熒光分析法也得到了飛快發(fā)展，以其高靈敏度的特點在水質監(jiān)測中應用越來越多。其它分析DOM的方法還有紅外光譜法、分光光度法、核磁共振法等。

2.1 熒光分析法。1575年Monards通過實驗首先觀察到熒光現(xiàn)象，1852年Stocks判明這種現(xiàn)象是由于物質吸收了光線并重新發(fā)射出不同波長的光，后被稱之為Stocks熒光。熒光分析的原理是利用被測物質在受紫外光激發(fā)后，發(fā)生電子躍遷并返回基態(tài)發(fā)出熒光的性質進行檢測的，熒光強度與待測物的濃度成正比。波長較短的紫外光稱為激發(fā)光；輻射出的熒光（即Stocks熒光）波長較長，在可見光范圍，常稱為發(fā)射光。

2.2色譜-質譜聯(lián)用（GC-MS）分析法。色譜法是分離復雜有機混合物的有效方法，但定性能力差，質譜儀定性鑒定能力很強，但要求分析的樣品組分必須很純，而無法對復雜的混合物進行定性鑒定。將色譜與質譜聯(lián)用，可以取長補短，讓復雜的混合物先經色譜分離成單個組分，再用質譜儀進行鑒定。從1957年Holmes和Morrell首次連接氣相色譜儀和質譜計以來，開辟了各學科研究的新途徑。70年代以來，現(xiàn)代的GC/MS與計算機數(shù)據(jù)系統(tǒng)聯(lián)合后，水中許多化合物能鑒定和半定量到百萬分之一（ppb）級，更發(fā)揮了這一系統(tǒng)的潛在能力和實用價值。

2.3紅外光譜法。紅外光譜法是有機化合物最主要的定性分析方法之一，主要原理是每一種化合物都有特征的紅外吸收光譜，其譜帶的數(shù)目、位置、形態(tài)及強度均隨化合物及物理狀態(tài)的不同而不同，因而可以根據(jù)化合物的光譜確定該化合物或其官能團是否存在。紅外光譜技術目前己發(fā)展成為環(huán)境監(jiān)測中微量污染物定性和定量分析的重要工具，也是近年來發(fā)展最快的水質監(jiān)測飲用水水源有機污染概述方法之一，并且有高靈敏度、高波數(shù)精度、高分辨能力和高測量速度等獨特的優(yōu)點。

3結語

就目前情況看，色譜、質譜技術在水環(huán)境分析中的應用處于主體地位，但其它技術發(fā)展迅速，有望在該領域爭得一席之地，尤其是激光誘導熒光法和三維熒光法，以其快速、無需試劑、無破壞、高靈敏度、可在線的優(yōu)點，成為當前在線水質監(jiān)測的研究熱點。

由于水體中溶解性有機物種類多種多樣，分析技術亦眾多，因此尋找高準確度、高精度、高靈敏度的分析方法十分重要。但是，由于待分析物種類很多，對每種有機污染物制定對應的高質量分析方法又不太現(xiàn)實。所以，首先應為每大類有機物選擇確定最佳分析方法，另外，尋找合適的預處理方法，以使主分析方法固定，也可作為考慮的方向。

受水質分析要求，對現(xiàn)場分析方法的要求也越來越高。并且近年來多次發(fā)生突發(fā)性水源水有機污染及其它非預見性災害，這也要求有攜帶方便、分析準確、快捷的分析儀器、方法。因此，對水中DOM的分析以及其它污染物方便快捷準確的分析方法正受到人們的重視，成為今后儀器分析的一個大的分枝。

同樣從水體突發(fā)事件中得到的教訓是對類似事件的預防措施的制定實施，這就要求有一套實時、準確、精確的在線水體監(jiān)測系統(tǒng)，其中前端水質分析系統(tǒng)是關鍵部分。對這部分的要求是測定精確、準確，測定范圍大，抗干擾能力強，抗波動能力強，無需或需少量試劑，需人工維護少。當前我國這方面做得還不夠深入，因此有很大的研究空間。

水中溶解性有機物是表征水體受污染程度的首要指標，因此，尋找高效準確簡便的分析方法對水處理行業(yè)具有十分重要的意義。

參考文獻：[1]趙南京，劉文清，張玉鈞，等.水體中溶解有機物的特性與測量.水科學進展.2007，18（4）：623-631.

[2]Stedmon C A， Markager S.Behavior of the optical properties of coloured dissolved organic matter under conservative mixing estuarine[J].Coastal and Shelf Science.2003，57：973-979.

[3]歐陽二明，張錫輝，王偉.常規(guī)凈水工藝去除有機物效果的三維熒光光譜分析法.光譜學與光譜分析.2007，27（7）：1373-1376.