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摘 要

天然有机物（NOM）是一类复杂有机物综合体，对混凝等水处理工艺有着重要影响，并且有着重要的环境化学行为，如影响污染物迁移等。为探究长江干流水体中天然有机物及其不同组分的分布情况及结构特征，本文使用XAD-8、XAD-4树脂，将5处长江上游干流水样及2处长江湖泊水样中天然有机物分离为亲疏水性不同的四种组分，对原水及各组分测定溶解性总有机碳（DOC）含量，并进行紫外、荧光分析。

四种组分的溶解性总有机碳含量，憎水性酸（28.7-60.8%）gt;亲水物质(14.8-47.6%)gt;弱憎水酸(8.7-24.0%)gt;憎水性碱(1.9-7.6%)，其中憎水物质占到（46.7-83.7%），表明憎水物质构成天然有机物主要部分。

紫外分析结果表明长江干流原水向向下游方向芳香性升高；原水与各组分芳香性：憎水性碱≈憎水性酸gt;弱憎水酸gt;亲水物质≈原水；活性芳香基团含量（芳环的取代程度）：憎水性酸gt;弱憎水酸gt;憎水性碱gt;原水gt;亲水物质 ，与芳香性结果略有不同。

荧光分析结果表明水中天然有机物有4个明显的特征峰；憎水性碱虽然含量极低，但是有很高的荧光性；憎水性酸的峰2、峰3强度（I₂、I₃）与原水较为接近且表现出明显相关性，说明憎水性酸是天然有机物中最主要组分；原水及4个组分的荧光峰强度值（I₂、I₃）分别表现出相关性，说明I₂/I₃能较好的反应出有机物的结构特征；I₁与水体的污染程度密切相关，原水的I₁与I₂值，I₁与I₃值也表现出较弱的相关性，说明本文所主要研究的长江干流水体受污染程度较低；5处干流水样向下游方向DOC标准化荧光峰强度值I₂’、I₃’呈上升趋势，说明原水的腐殖化程度向下游方向不断升高；原水与憎水性酸标准化荧光强度I₂’，I₃’与SUVA值表现出较好的相关性，表明两个指标均能表现苯环在有机物中的结构特征。

本文使用TOC、紫外、荧光等检测手段，分析了长江干流水体中天然有机物的组成情况与结构特征，对研究大型河流中天然有机物有探索意义。

关键词：长江干流、天然有机物、憎水/亲水、XAD树脂

ABSTRACT

Natural organic matter (NOM) is a kind of complex organic syntheses, has important influence on water treatment process, such as coagulation, etc, and have important environmental chemical behavior, such as impact of pollutants migration. To probe into the Chang Jiang river mainstream in the distribution of natural organic matter and its different components and structural features, this article uses the XAD-8 and XAD – 4 resins to separate 5 water samples from the upper Yangtze river and 2 water samples in the Yangtze river lakes to different four components, according to their hydrophilic or hydrobolic nature and the determination of components of raw water and soluble content of total organic carbon (DOC), ultraviolet and fluorescence analysis was carried on.

The solubility of total organic carbon content of four components, hydrophobic acid (28.7-60.8%) gt; hydrophilic substances(14.8-47.6%) gt; weak hydrophobic acid (8.7-24%) gt; hydrophobic alkali(1.9 7.6%), the hydrophobic substances accounted for (46.7-83%), showed that hydrophobic material constitutes a major part of natural organic matter.
UV analysis results show that the Yangtze river raw water to the downstream direction aromaticity increased; Aromaticity of Raw water and components: hydrophobic alkali ≈ hydrophobic acid gt; weak hydrophobic acid gt; hydrophilic substances ≈ raw water; Active content of aromatic groups (replace degree of aromatic ring): hydrophobic acid gt; weak hydrophobic acid gt; hydrophobic alkali gt;raw water gt; hydrophilic substances, slightly different with the results of aromaticity.

Fluorescence analysis results show that the natural organic matter in water has four obvious characteristic peak; Hydrophobic alkali content is very low, but has a high fluorescence; The peak2 and 3 intensity (I₂ and I₃) of Hydrophobic acid were close to raw water and show obvious correlation, shows that hydrophobic acid is a major component of natural organic matter; The intensity of fluorescence peak value I₂ and I₃ of raw water and the four components respectively show that the correlation, I₂/I₃ can better reflect the structural characteristics of organic matter; I₁ is closely related to the water body pollution degree, I₁ and I₂, I₁ and I₃ values of raw water also showed a weak correlation, this paper mainly studies the Yangtze river water pollution level is low; DOC standardized fluorescence peak intensity value(I₂’,I₃’) of Five main river water to the downstream direction is on the rise, indicating that the degree of humification raw water to the downstream direction is rising; Standardization fluorescence intensity I₂’, I₃’ of raw water and hydrophobic acid showed a good correlation, SUVA values shows that the two indexes can behave benzene ring structure characteristics in organic matter.

This article uses the TOC, ultraviolet and fluorescence detection means, the analysis of the Yangtze river to the composition and structure of natural organic matter in water features, is to explore the significance for study of natural organic matter in large rivers.

Keywords：the Chang Jiang river mainstream, NOM, hydrophobic/hydrophilic, XAD resin

目 录

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2水中天然有机物富集分离方法 1

1.3水中天然有机物表征手段 2

1.4 应用XAD树脂分离NOM的研究进展 3

1.5 不同水体中天然有机物组成状况 4

1.6 NOM对水处理工艺及污染物迁移转化的影响 5

1.7 本文研究的主要目的与内容 6

1.8小结 6

第二章 实验设备与方法 7

2.1实验仪器与设备 7

2.2实验材料与试剂 7

2.3技术路线 7

2.4实验方法 8

2.5小结 9

第三章 实验结果 10

3.1 DOC表征结果 10

3.2紫外分析 11

3.3荧光分析 14

3.4小结 22

第四章 结论与展望 23

4.1结论 23

4.2进一步研究建议与展望 23

致谢： 24

参考文献： 25

第一章 绪论

1.1引言

天然有机物是水生生态系统中广泛存在的溶解性有机质，构成了地表水溶解性有机碳的主要部分。天然有机物是复杂的有机物质综合体，通常含有酚羟基、醇羟基、羧基、羰基等多种官能团。NOM会影响水中金属离子和有机物污染物的迁移转化与生态毒性；是消毒副产物的主要前驱物质；还会影响混凝的效果，污染超滤膜。NOM是一类结构非常复杂的混合物，可分为憎水性的腐殖质（腐殖酸、富里酸等）以及亲水性物质等，由于分离上的困难，对NOM的研究主要集中在对未分离的NOM整体或是其中的腐殖质上，对其分离组分的研究相对较少。因此，为深入了解NOM的组成、结构以及环境行为等，对其进行富集和分离及相关特性的表征十分必要。

1.2水中天然有机物富集分离方法

水中天然有机物的富集分离方法主要包括XAD系列树脂吸附分离技术、DEAE纤维素分离技术、超滤、反渗透等，前两者是吸附-洗脱分离、后两者是依据分子大小不同进行分离。

1.2.1XAD系列树脂吸附分离技术

XAD系列树脂分离技术是利用天然有机物各组分的极性差异将其分离的方法，也是国际腐殖酸协会推荐使用的分离方法之一。XAD系列树脂是一类大孔径树脂，可以吸附憎水性较强的组分，通常可以利用XAD-8树脂与XAD-4树脂，分别吸附憎水性和弱憎水性组分，分别用NaOH、HCl以及甲醇洗脱可以得到憎水及弱憎水的酸、碱、中性组分。剩余未吸附组分为亲水性物质，经阳离子交换树脂-gt;阴离子交换树脂，可分为亲水酸、碱及中性物质等几种极性不同的组分。

应用XAD系列树脂技术有以下优点：可得到几种亲疏水性不同的组分；所获得组分灰分含量较低（lt;1%）；适用范围广，可用于分离地表水地下水的NOM。但是该技术也存在一些不足，如疏水、亲水组分的区分是以操作结果定义，没有严格界限；回收率不高（55-90%）；操作繁琐；酸碱的使用易引起有机物结构的变化等。

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