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转-现代水体有机物表征及分类方法
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注： 原文转自中美环保科技交流网（www.cespn.net）,转载已经作者同意。 原帖地址 http://www.cespn.net/bbs/viewthread.php?tid=385 有 机污染是现代环境破坏的主要原因之一。为了加强对有机污染的控制和了解，环境科学家一直在努力提高对有机物的性能了解。从以往最粗略的COD概念，到现代 的高级物理化学生物分离分解技术，科学界已经发现很多表征有机物的方法，并据此提出了很多有创造性的想法。本文即在此将简单介绍。 1. 根据有机物的化学反应能力表征 最传统的是COD和BOD，主要根据其被高浓度高锰酸钾氧化和微生物降解的能力来评价。但有实验表明，并非所有水中的有机物都能被氧化和降解，尤其是高 分子量的物质。现代比较通用的是DOC（主要根据有机物被高温催化燃烧的产物决定），由于可以被最大程度的反应，DOC已经逐渐取代COD和BOD成为发 达地区检测有机物的主要标准。 更现代的方法则是根据其与特定物质反应的能力来表征有机物的特点，如氯气，臭氧、或是与某些无机物（如铜、钙）的复合能力（主要用于药物检测或有机物在自然界的迁移与转化分析评价），分别可以表征有机物在水厂或自然界的存在能力。 2. 根据有机组成表征 可分为大分子聚合糖，蛋白质，碳水化合物，胺基糖（aminosugar）(Jarusutthirak, Amy et al.2002)，小分子氨基酸，尿素，等等(Dignac, P.Ginestet et al. 2000)。此类检测一般需进行预酸解过程。另外更加具体物质的种类（如农药、洗涤剂、药物残留、消毒副产物、等等）也有很多方法，一般通过HPLC， GC, MS,电泳等方法来检测。 3. 根据有机物功能基团表征 可分为脂肪族，芳香族，碳氢化合物，碳氧化合物，醚类等 (Drewes, Reinhard et al. 2003)。以往的方法主要是降解之后再通过气体或液体色谱。但现代较先进的方法主要采用核磁共振NMR或红外线FTIR方法。 4. 根据有机物元素种类表征 可分为碳、氮、氧、硫、磷、氯等(Dignac, P.Ginestet et al.2000)。检测方法一般是把有机物燃烧之后进行气体元素的光谱检测。在去除无机物成分之后，所剩余的物质可得到有机氮、有机硫、有机磷、及总有机 氯等成分。其氮磷有机物作为营养物对微生物的生长作用已在高级别专业杂志（Nature）引起重视。而总有机氯成分也成为饮用水质中监测消毒副产物危害的 主要指标。6 o; H! x4 f8 b" \6 ` 5. 根据有机物的吸附性能表征 最常见的方法是通过特殊树脂（XAD-8）吸附配合酸碱分离过程达到分离有机物成分。此方法由美国USGS的Leenheer等人在1981年创立，目 前已成为学术界很流行的表征方法之一。其结果分离出六大，甚至更多，种类有机组成，分别是：腐殖物，憎水碱性物，酸性物，中性物，亲水碱性物，酸性物，等 等(Imai, Fukushima et al.2002)。其优点是分离后的物质可以进行更进一步的研究或测试。但缺点是经过此酸碱分离过程的有机物是否已经改变性质有待验证，且有机物不能完全 回收（<100%）或从含有外来有机物质（即>100%, 可能是树脂脱落物）。 6. 根据有机物分子量或分子大小表征 此项表征方法需通过超滤，纳滤、或渗透膜来实现。结果可以得到大分子胶体物（即不透过超滤膜的物质，如大于30,000Dalton），中等分子物质（即 穿过超滤但不透过纳滤或渗透膜的物质），及小分子物（可穿过纳滤或渗透膜物质，如低于200 Dalton）(Leeand Westerhoff 2004)。此方法可较好的保持有机物原始性能。但缺点是不能得到连续的有机物分布情况。 7. 根据有机物分子大小和吸附能力两者共同表征 与上面膜分离的方法相反，胶体透过图谱法（GPC）和分子尺寸排除图谱法（SEC）都可以得到连续的有机物分离物。其原理都类似于液体分离色谱（LC）， 在经过一段分离处理之后进行色谱的即时检测。分离的原理也根据有机物分子的大小和吸附能力。类似的实验可能经过高温分解之后再进行气体色谱和质谱分析 Pyrolysis-GC-MS (Dignac, P.Ginestet et al. 2000)，或是液体色谱之后测试DOC成分 8. 光谱分析方法表征 传统的是紫外线方法（UVA）,根据其单位质量对特定光线的吸收程度（即SUVA值），可以大致判断有机物的芳香族成分多少或是亲水憎水倾向。但更高级 的方法主要有核磁共振色谱NMR (Drewes, Reinhard et al. 2003), ,红外线红外光谱FTIR (Leenheer,Rostad et al. 2001; Jarusutthirak, Amy et al. 2002), 和荧光光谱 fluorescenceEEM (Her, Amy et al.2003)。此类方法都不需要经过预处理，所以不会出现物质改性的情况，但面临的问题是其它物质的干扰（尤其是无机物）。 9. 综合法表征 物质都存在有多面性，为全面了解有机物的性能特点，有人也会结合上述方法来尽可能多的了解有机物。典型的情况是结合高能液谱HPLC，分子排除法 SEC，紫外UVA，荧光分析Fluorescence，及DOC测试。一项实验结果表明，使用SUVA和EEM分析能揭露出很多仅凭UVA和DOC没法 发现的现象(Her, Amy et al. 2003)。 http://www.cespn.net/bbs/viewthread.php?tid=385 |
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