應用SFS與FTIR二維相關光譜研究水體中DOM組成結構及空間分異特征

李崇蔚， 于會彬， 楊 芳， 郭旭晶， 高紅杰， 白 楊

1. 成都信息工程大學資源環境學院， 四川 成都 610225 2. 中國環境科學研究院流域水環境污染綜合治理研究中心， 北京 100012

引 言

溶解性有機質(dissolved organic matter， DOM)是指能通過0.45 μm孔徑濾膜， 由羥基、 醛基、 羧基、 氨基及羰基等多種活性官能團組成的異質混合物[1]。 DOM在水生態環境中有著重要作用， 不僅能與金屬離子絡合進而影響物質的生物有效性， 而且是重金屬、 多環芳烴、 營養鹽等物質遷移轉化的重要載體[2]。 天然水體中DOM主要來源于陸源和內源， 組成結構與地理空間分布及來源密切相關[3]。 研究DOM組分結構的時空變化規律， 是揭示DOM遷移轉化與演變的關鍵。

目前， 主要應用紫外-可見、 熒光、 傅里葉變換紅外(Fourier transform infrared, FTIR)、 核磁共振等光譜技術[4]， 研究水體中DOM組成結構、 腐殖化程度及來源轉化等。 熒光光譜包括與發射/激發光譜、 同步熒光光譜(synchronized fluorescence spectra, SFS)和三維光譜， 其中SFS可以提供特征峰和肩峰以及更多有關DOM組成結構的信息[5]。 FTIR是一種研究化合物中官能團和極性鍵振動結構的分析技術， 有取樣少、 簡潔迅速、 準確等特點， 可以分析有機物的組成結構及官能團種類[6]。 由于DOM是一種復雜的有機混合物， 具有很高的異質性， 其光譜極易出現高度重疊譜帶， 而傳統的“識峰”技術只能辨識DOM的部分組成結構信息[7]。 二維相關光譜(two-dimensional correlation spectroscopy, 2D-COS)是將外部擾動(如時間、 濃度、 溫度等)產生的動態光譜擴展到兩個維度， 具有擴展分離重疊峰(提高分辨率)、 判斷不同組分的變化順序等特征。 此外， 應用2D-COS異譜相關(將兩種不同類型的光譜整合成為一種光譜)， 研究不同波段之間的相關性， 進而可以對擾動引起的結構變化給出互補關系[8]。……