【摘要】 一个重要的人为DOM是天然水系统中的疏水中性部分，它被认为包括农药、羰基化合物、碳氢化合物和合成洗涤剂，如线性烷基苯磺酸盐。

天然水体系统中的相关元素也强烈影响着砷的环境命运。阳离子桥机制是DOM和As之间考虑最多的功能之一。透析实验证明了AseFe(III)-HS络合物或As-悬浮铁(氧)氢氧化物-HS的形成。然而，以往的研究大多集中在hs和As之间的阳离子桥。当其他DOM成分(如蛋白质或多糖)在水系统中占主导地位时，阳离子桥还会发生吗?为了回答上述问题，本文利用天然水样进行了光谱分析和间歇透析实验，初步研究了天然水系中As的络合行为。然后选择5种模拟有机物和5种离子，详细区分不同DOM组分和溶解离子对As络合的影响。选择FA作为HSs的典型代表。蛋白质和多糖是微生物分泌的主要成分。牛血清白蛋白(BSA)、a-淀粉酶和海藻酸盐是研究中常见的模型，Zhang等人1使用了这些模型来区分与其他DOM成分的影响。

 

此外，一个重要的人为DOM是天然水系统中的疏水中性部分，它被认为包括农药、羰基化合物、碳氢化合物和合成洗涤剂，如线性烷基苯磺酸盐。因此，十二烷基苯磺酸钠(SDBS)被作为人为DOM的典型代表。采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)和原子荧光法分别分析了天然体系和模拟体系中砷的浓度和价态。傅里叶变换红外光谱(FTIR)用于澄清砷与DOM之间的反应。结果提供了地表水中As、DOM和溶解离子之间的络合相互作用，有助于预测As的迁移率、毒性和化学反应势，从而指导As污染事故的处理。

 

图1 25℃天然水样的DOC归一化吸收光谱。

 

图2 As, 25℃存在下天然水样的DOC归一化微分光谱。

 

天然水样特征见图1，研究使用的天然湖泊均为构造湖泊，受碳酸盐岩风化作用的影响，自然水体均呈碱性，且钙浓度较高。两个富营养化湖泊(一龙湖和星云湖)的DOC和钙浓度明显高于水库样品。不同馏分的水样表现出不同的紫外/可见吸收光谱。随着波长的增加，水库的紫外/可见吸收逐渐下降，没有出现明显的吸收峰，这与天然有机物吸收光谱一致。与水库相比，富营养化湖泊的光谱在195 nm和225 nm附近有特殊的吸收峰，这可能是富营养化水体中硝酸盐浓度较高所致。不同水样DOC归一化差分光谱强度随As添加的变化如图2所示。水库水和富营养化水的DOC归一化微分谱呈现出不同的趋势。

 

一般来说，As存在时，水库水样的光谱变化较大，随波长的增加而减小。As的加入使鸡子储层的光谱强度明显增加，特别是在200 nm以下的波长，这可能是由于As结合引起的。图3为不同天然水样在不含砷和含砷情况下的3DEEM等高线图。除伊龙湖样品外，其余样品均检出酪氨酸样成分。

 

结果表明，储层样品中芳香族化合物含量较高，与SUVA254数据一致。在拉市海和文海水库中也观察到富尔维克类成分。在两个富营养化水样中，星云湖和一龙湖的荧光信号以富营养化成分为主。除拉市海和鸡子水库外，其余水样在砷存在下荧光强度均下降。在As存在下，文笔、文海水库和星云湖的荧光光谱显示酪氨酸样成分明显猝灭，表明As与蛋白质相互作用。根据AsDOM络合作用，在加入As后，宜龙湖样品中黄颡鱼类成分的荧光光谱略有下降。

 

图3 绘制天然水样在不含砷和含砷情况下的等高线图。初始As(V)浓度50 mg L-1;25℃。

 

由于天然水系统的行为比模拟水系统复杂，在不同类型或功能的水系统中表现出不同的络合行为。由于络合不仅受不同DOM成分的影响，还受共存离子的影响。结果表明，DOM组分对As络合的作用受其理化性质的显著影响。由于羟基配体的丰富，hs对As的亲和力最强，其次是长链化合物和蛋白质。

 

FTIR结果表明，酚羟基、脂肪羟基、酰胺CeN和NeH配体的水解对As的结合起主要作用。在一定的pH范围内，pH的增加促进了配体的水解，消除了Hþ的竞争结合，从而增强了As-DOM的络合度。在HSs存在的情况下，阳离子桥功能容易发生，而在蛋白质存在的情况下，没有观察到阳离子桥功能。而富营养化水体系统中的PO4 3与As竞争结合位点，降低了As与所有DOM组分的络合作用，从而增加了其对水生生物和人体的潜在健康风险。

 

该研究表明，hs可能是结合As的最大参数，但不是唯一原因。在水源中，hs可以被认为是复杂as的主要参数。在富营养化水体中，胞外多糖可能是结合砷的主要DOM成分。此外，在不同的水体中，As的行为可能会有很大的差异，这取决于DOM的构成。在腐殖质为主的湖泊中，As- dom络合态可能是主要形态，而富营养化水体中，As- dom络合态可能是主要形态。因此，全面细致地分析DOM组分和共存离子是了解不同天然水体系统中砷(或其他污染物)行为的前提。

 

1.Zhang, F.;  Li, X.;  Duan, L.;  Zhang, H.;  Gu, W.;  Yang, X.;  Li, J.;  He, S.;  Yu, J.; Ren, M., Effect of different DOM components on arsenate complexation in natural water. Environ. Pollut. 2021, 270, 116221.

 

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