水体溶解性有机物（DOM）分析方法研究进展

牛勇彬

（包头市供水总公司青昆管网分公司）

【摘要】介绍了溶解性有机物DOM及它的分析方法，着重介绍了荧光光谱分析法和色谱-质谱联用（GC-MS）分析法，指出今后对DOM分析方法的研究方向有三：实验室中应是高效、高精确度、高准确度、系列化；现场要便捷、快速、准确；以及在线水质监测中要精确、准确，测定范围大，抗干扰能力强，抗波动能力强，无需或需少量试剂，需人工维护少。

【关键词】水体溶解性有机物（DOM） 荧光光谱分析 色谱-质谱联用分析（GC-MS）

1溶解性有机物（DOM）概述

1.1 DOM组成。溶解性有机物（DOM）是指存在于各种天然水体中（如河流、湖泊、海洋、地下水、雨水等），可以通过0.45μm滤膜的天然有机质混合体，其组分包括腐殖酸、富里酸以及各种亲水性有机酸、羧酸、氨基酸、碳水化合物等。DOM是有机成分的最主要部分，在自然水体中是一本质的特性， TOC的含量与DOM直接相关。

水体中DOM是有机成分的最主要部分，在河口和沿海水域，主要由活动船只排放或由内陆有机物沿河流输送到海域而产生。水环境中碳和能量的涨落在很大程度上受内陆河流和咸水沼泽产生的有机物的影响，DOM的分布是生物地球化学水文环境测量的重要角色。发色团或有颜色的溶解有机物（CDOM）是总DOM中重要的部分，具有海水内在的光学特性，腐殖质是组成CDOM的主要部分。CDOM在全球碳预算、海洋碳循环、海洋光传输和遥测浮游植物生产力方面扮演者重要的角色，是海洋中DOC的重要成分。

1.2 DOM光学特性。自然水体中DOM的光学特性由复杂的混合发色团和荧光团来决定，国外一些学者对DOM的光吸收特性进行了大量研究，指出随着波长的增加其吸收呈指数衰减，利用DOM的荧光特征结合吸收光谱中波长与强度的关系可以进行DOM来源的区分。[1]Stedmon CA等[2]对CDOM的光学特性进行了分析，在海岸及内陆水体中，很大一部分DOM是有颜色的；浓度较高时，水体呈现出黄色或褐色。CDOM对紫外光有很强的吸收能力，而在红外光谱波段吸收几乎为零。DOM的光谱特征通常由腐植质的溶解部分来决定，腐植质随不同地域和季節的变化导致它的荧光光谱的改变。

1.3分析DOM的意义。由于DOM是一种非常复杂、包含一系列化学性质各异的化合物，确定DOM的组分相当困难。一些研究人员提出DOM的一些特殊作用的基团与有机污染物的配合是DOM有机污染物环境行为的影响的主要作用方式。目前DOM对有机污染物的环境行为影响的影响机制以及DOM与有机污染物的结合方式还不清楚，都有待于进一步的研究。因此研究水体中有机物的含量具有十分重要的意义。

2分析DOM的方法

DOM的分析测定方法有很多，应用最广泛的当属色谱法，尤其是色谱-质谱联用（GC-MS），美国EPA1979年颁布的水中129种优先监测物黑名单里有机物114种，推荐使用了四个气相色谱系统（GC），一个液相色谱系统（HPLC）和一个色质系统（GC/MS）进行分析。1989年我国确定的“中国水环境中优先监测物黑名单”，在68种污染物中，58种是有机物，首批推荐实施测定的25种有机物都采用GC系统分析。另外，近些年，荧光分析法也得到了飞快发展，以其高灵敏度的特点在水质监测中应用越来越多。其它分析DOM的方法还有红外光谱法、分光光度法、核磁共振法等。

2.1 荧光分析法。1575年Monards通过实验首先观察到荧光现象，1852年Stocks判明这种现象是由于物质吸收了光线并重新发射出不同波长的光，后被称之为Stocks荧光。荧光分析的原理是利用被测物质在受紫外光激发后，发生电子跃迁并返回基态发出荧光的性质进行检测的，荧光强度与待测物的浓度成正比。波长较短的紫外光称为激发光；辐射出的荧光（即Stocks荧光）波长较长，在可见光范围，常称为发射光。

2.2色谱-质谱联用（GC-MS）分析法。色谱法是分离复杂有机混合物的有效方法，但定性能力差，质谱仪定性鉴定能力很强，但要求分析的样品组分必须很纯，而无法对复杂的混合物进行定性鉴定。将色谱与质谱联用，可以取长补短，让复杂的混合物先经色谱分离成单个组分，再用质谱仪进行鉴定。从1957年Holmes和Morrell首次连接气相色谱仪和质谱计以来，开辟了各学科研究的新途径。70年代以来，现代的GC/MS与计算机数据系统联合后，水中许多化合物能鉴定和半定量到百万分之一（ppb）级，更发挥了这一系统的潜在能力和实用价值。

2.3红外光谱法。红外光谱法是有机化合物最主要的定性分析方法之一，主要原理是每一种化合物都有特征的红外吸收光谱，其谱带的数目、位置、形态及强度均随化合物及物理状态的不同而不同，因而可以根据化合物的光谱确定该化合物或其官能团是否存在。红外光谱技术目前己发展成为环境监测中微量污染物定性和定量分析的重要工具，也是近年来发展最快的水质监测饮用水水源有机污染概述方法之一，并且有高灵敏度、高波数精度、高分辨能力和高测量速度等独特的优点。

3结语

就目前情况看，色谱、质谱技术在水环境分析中的应用处于主体地位，但其它技术发展迅速，有望在该领域争得一席之地，尤其是激光诱导荧光法和三维荧光法，以其快速、无需试剂、无破坏、高灵敏度、可在线的优点，成为当前在线水质监测的研究热点。

由于水体中溶解性有机物种类多种多样，分析技术亦众多，因此寻找高准确度、高精度、高灵敏度的分析方法十分重要。但是，由于待分析物种类很多，对每种有机污染物制定对应的高质量分析方法又不太现实。所以，首先应为每大类有机物选择确定最佳分析方法，另外，寻找合适的预处理方法，以使主分析方法固定，也可作为考虑的方向。

受水质分析要求，对现场分析方法的要求也越来越高。并且近年来多次发生突发性水源水有机污染及其它非预见性灾害，这也要求有携带方便、分析准确、快捷的分析仪器、方法。因此，对水中DOM的分析以及其它污染物方便快捷准确的分析方法正受到人们的重视，成为今后仪器分析的一个大的分枝。

同样从水体突发事件中得到的教训是对类似事件的预防措施的制定实施，这就要求有一套实时、准确、精确的在线水体监测系统，其中前端水质分析系统是关键部分。对这部分的要求是测定精确、准确，测定范围大，抗干扰能力强，抗波动能力强，无需或需少量试剂，需人工维护少。当前我国这方面做得还不够深入，因此有很大的研究空间。

水中溶解性有机物是表征水体受污染程度的首要指标，因此，寻找高效准确简便的分析方法对水处理行业具有十分重要的意义。

参考文献：[1]赵南京，刘文清，张玉钧，等.水体中溶解有机物的特性与测量.水科学进展.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]欧阳二明，张锡辉，王伟.常规净水工艺去除有机物效果的三维荧光光谱分析法.光谱学与光谱分析.2007，27（7）：1373-1376.