【摘要】：水溶有機(jī)質(zhì)(DOM)是全球碳循環(huán)中的重要組成部分,也是各類污水中的主要有機(jī)污染物,然而DOM分子組成尚不明確。本論文基于傅立葉變化離子回旋共振質(zhì)譜(FT-ICR MS)技術(shù),建立水體DOM分子組成分析方法,研究不同來源的DOM分子組成特征。主要包括以下內(nèi)容:通過對質(zhì)譜電離過程、離子傳輸和質(zhì)量檢測等環(huán)節(jié)的調(diào)控,實現(xiàn)對FT-ICR MS質(zhì)譜圖峰形及分布范圍的量化約束,提出負(fù)離子ESI FT-ICR MS分析DOM分子組成的方法標(biāo)準(zhǔn),實現(xiàn)了水溶有機(jī)質(zhì)分子組成的半定量分析。本方法具有較好的重復(fù)性和再現(xiàn)性,適用于各類天然水體DOM,使得不同來源不同批次的DOM樣品的分子組成具有可比性,為環(huán)境科學(xué)、地球化學(xué)等領(lǐng)域的科學(xué)研究及環(huán)境工程領(lǐng)域的技術(shù)開發(fā)提供了重要的方法支持。系統(tǒng)分析了8個代表性水體DOM分子組成,揭示了不同水源DOM的分子組成特征。在8個DOM中共鑒定出CHO、CHON、CHOS、CHONS 4大類127種不同的化合物類型。天然水體DOM中CHO類化合物占絕對優(yōu)勢,分子中氧原子數(shù)在2-23間呈正態(tài)分布,分布重心在O_9-O_(12)之間,分子氧化程度為:森林土壤㧐稻田土㧐河水㧐湖水㧐海水㧐地下水。含氮化合物中氮原子數(shù)量在1-5之間,稻田土中氮含量較高,海水、湖水中含氮化合物的相對豐度總體高于河水。含硫化合物一般含有1個硫原子,生活污水中硫化物相對豐度較高。工業(yè)廢水DOM的化合物組成最復(fù)雜,與天然水體相比,其含硫和氮的化合物含量更高,但整體分子量分布和化合物縮合度偏低。以珠江口為研究對象,分析了河口區(qū)域海水DOM的分子組成及空間分布。陸源有機(jī)質(zhì)在從河流輸送至海洋的過程中被稀釋和降解,富含羧基的脂環(huán)族化合物逐漸積累。珠江口DOM的分子組成與鹽度梯度呈現(xiàn)很好的線性關(guān)系,但該變化規(guī)律與其它未受人類活動影響的自然河口有很大差別,分子組成信息對DOM在河口區(qū)域的來源和轉(zhuǎn)化研究提供重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)�；诙嚯婋x源結(jié)合FT-ICR MS研究一整套煉油廢水DOM的分子組成,揭示了DOM分子在水處理過程中的轉(zhuǎn)化規(guī)律。煉油廢水中含有烴類、環(huán)烷酸類、酚類、酯類、酮類、堿性氮類、非堿性氮類和含硫化合物等。在水處理過程中,無論哪類化合物都沒有被全部去除,但是含氧原子較少的化合物優(yōu)先被去除。針對某一類雜原子類型的化合物,各水處理工藝并沒有表現(xiàn)出特殊的選擇性。
【圖文】：

和傅立葉變換離子回旋共振質(zhì)譜（FT-ICR MS）[56]等，其中 FT-ICR MS 應(yīng)用最為廣泛，本小節(jié)主要介紹 FT-ICR MS 在水體 DOM 分子組成方面的應(yīng)用和發(fā)展�，F(xiàn)如今，F(xiàn)T-ICR MS 在眾多水體 DOM 的定性分析中得到運用，包括各類天然水體，城市和工業(yè)廢水以及土壤 DOM 等，，這些應(yīng)用多集中于利用電噴霧電離源（ESI）結(jié)合 FT-ICR MS 表征 DOM 的分子組成。其他電離源，如激光解析電離源（LDI）、基質(zhì)輔助激光解析電離源（MALDI）、大氣壓光致電離源（APPI）、大氣壓化學(xué)電離源（APCI）等結(jié)合 FT-ICR MS 表征 DOM 的研究相對較少，還處于探索階段。圖 1.1 為從 1997 年至今相關(guān)研究工作所發(fā)表的論文數(shù)量趨勢圖（截止至 2018 年 8 月）。1997 年，美國佛羅里達(dá)州立大學(xué)（Florida State University）的Fievre 等[57]首次使用美國國家高磁實驗室（NationalHighMagnetic FieldLaboratory）的 FT-ICR MS 分析了天然有機(jī)質(zhì)標(biāo)樣的分子組成，由此拉開該工作的序幕，在隨后的 20 年間，不斷的有新課題組加入到這項研究工作中。近 5 年，每年有超過 50篇研究論文中用到 FT-ICR MS 表征 DOM 的分子組成，可見該研究手段受到世界各學(xué)科領(lǐng)域研究人員的認(rèn)可。

圖 1.2 不同課題組的天然有機(jī)質(zhì)標(biāo)樣 ESI FT-ICR MS 譜圖[63, 65, 68, 69, 76]Fig. 1.2 Negative-ion ESI FT-ICR MS mass spctra of SRFA and SRNOM from variousresearch groups1.4.2 天然水體 DOM 分子組成分析在腐殖質(zhì)標(biāo)樣研究的基礎(chǔ)上，F(xiàn)T-ICR MS 分析水體 DOM 分子組成的方法向不同的體系延伸，本小節(jié)將對不同天然水體中 DOM 分子組成研究進(jìn)展進(jìn)行介紹。（1）海水 DOM海洋是地球上最大的碳庫，其含碳量與大氣相當(dāng)，如今對海水 DOM 的研究是地質(zhì)微生物和生物地球化學(xué)領(lǐng)域的熱點。2005 年，Koch 等[77]分別對海水 DOM（近海表層海水）和陸源 DOM（紅樹林孔隙水）進(jìn)行了 ESIFT-ICR MS 分析，對比發(fā)現(xiàn)二者約有 1/3 的分子式相同，陸源 DOM 分子的平均 O/C 比和 H/C 比高于海水DOM，但海水 DOM 的平均分子量高于陸源 DOM。2008 年，Sleighter 等[78]研究了美國切薩皮克灣的河口 DOM 隨鹽度的組成變化，發(fā)現(xiàn)近海處 DOM 中 CHO 類化合物的相對含量比河口處低。另外，他們還發(fā)現(xiàn)脂肪胺/酰胺和丹寧酸類化合物無
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X703;O657.63

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 賈國元;曾提;賈國東;;淡水環(huán)境中可溶有機(jī)質(zhì)研究進(jìn)展[J];綠色科技;2013年03期

2 唐婧;;環(huán)境水樣中有機(jī)污染物前處理方法的研究進(jìn)展[J];四川文理學(xué)院學(xué)報;2011年02期

3 魏群山;王東升;余劍鋒;劉海龍;韓宏大;何文杰;;水體溶解性有機(jī)物的化學(xué)分級表征:原理與方法[J];環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備;2006年10期

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 郭妙春;水中顆粒物與非溶解態(tài)有機(jī)物賦存關(guān)系研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

本文編號：2658775