影响水环境中腐殖酸类因素研究

1 引言

溶解性有机质(DOM)含有发色基团，是重要的天然光敏剂，在紫外辐射或太阳光照射下，

单线态(state DOM singlet，1DOM)分子吸收光能先转化为激发单线态(excited state DOM

singlet，1DOM*)，进而转化为激发三线态(excited state DOM triplets，3DOM*)，进一步

与溶解氧分子发生一系列反应，产生活性氧物质(reactive oxygen species，ROS)，如羟基

自由基(hydroxyl radical，· OH)、单线态氧(singlet oxygen，1O2)、超氧化物(superoxide，

O2-)等(见反应式(1)、(2.这些活性氧物质可以诱导有机污染物光降解，同时，DOM 也会与

目标化合物竞争光吸收，或猝灭目标化合物的激发态，DOM 对有机污染物的光解具有光敏化

和光屏蔽双重作用(Chen et al., 2009;，这与 DOM 的来源、组成、化学结构等特点密切相

关.因此，溶解性有机质在水生生态系统光化学中扮演重要角色，可以影响有机污染物的环

境行为和生态风险.

为了更好地探究 DOM 对有机污染物光降解的影响，研究人员对 DOM 光化学反应特征，如

机理、定量关系等开展了大量研究通过对自然水体进行研究，率先建立了 DOM 与单线态氧之

间的定量关系.此后针对 DOM 产生 ROS 的反应，用从自然水体、土壤等不同来源介质中提取

的腐殖酸、富里酸等不同组分，在太阳光及模拟日光等不同光照条件下，进行了有机质光化

学行为等研究此外，溶解性有机质光谱特征与 1O2 产量之间的关系的研究也有一定的深入报

道.小分子量的 DOM 光敏效率较大分子量的高;DOM 的光谱特征(如 E2:E3(254 nm 与 365 nm

处吸光度的比值)、a300、S300~600(300~600 nm 段吸光光谱斜率)等)与单线态氧产量及量

子产率存在一定的相关性，一定程度上还可运用这些关系对 1O2 量子产率进行预测;Coelho

et al.(2011)认为单线态氧平衡浓度与 DOM 的长波段荧光强度有很强的相关性，荧光类有机

质在产生单线态氧反应中有一定作用.目前，国外对光诱导有机质产生单线态氧的机制研究

较多，而针对该反应影响因素方面的研究较少且缺乏系统性和全面性，国内相关研究则更多

关注于有机质对有机污染物光降解的影响.本文将从水环境和光照条件两方面，探讨 pH、温

度、光照强度、以及腐植酸含量等因素对光诱导有机质产生单线态氧反应的影响.

腐殖酸(humic acid，HA)作为 DOM 的重要组成部分，广泛存在于天然水体、土壤、沉积

物等介质中.本研究利用我们课题组发明的用于有机质产生单线态氧研究的实验装置(何伟

等，2015)，选用典型溶解性有机质——腐殖酸，在氙灯模拟日光照射下，选取 HA 浓度、pH、

温度和光照强度等因素，对腐殖酸产生单线态氧反应的影响进行探究，选取 E2:E3 分析腐殖

酸光谱特征与 1O2 量子产率间的关系，以期明晰溶液环境、光照条件对腐殖酸光敏化产生