第七届青年地学论坛

卤代有机物（OHCs）是环境中存在的一类重要风险有机物。目前受到关注最多的是人为释放的OHCs，但来自于天然源生成的OHCs也不容忽视。溶解性有机质（DOM）是水体中广泛存在的复杂非均质有机化合物，由于其含有大量苯环和多种官能团，使得DOM具有高反应活性并易与活性卤物质（RHS）反应生成OHCs。研究表明，以DOM为前体物生成的OHCs是环境中OHCs重要而广谱的非生物生成途径。冰冻过程具有浓缩等效应，能加速已知化学反应或者导致未知化学反应的发生。作为寒冷地区常见现象，冰冻过程加速RHS的生成并导致DOM的卤化可能是寒冷环境或者极地地区中OHCs重要的天然来源，对卤素的全球地球化学循环具有重要影响。
本研究结合定性定量分析，探究了冰冻水体中DOM的非生物卤化及其产物组成和分布，并揭示了DOM的卤化机理。研究表明，冰冻过程能显著促进DOM还原溴酸盐（BrO₃^–），同时该过程生成了活性溴物质（RBrS），进而与DOM反应生成溴代有机物（OBCs）。与常温液态水和不含DOM的对照实验相比，冰冻过程能显著促进DOM还原BrO₃^–。冰冻48 h后，在pH 3和pH 4以及不同DOM和BrO₃^–初始浓度条件下，有78.1%–100%的BrO₃^–被还原。Br^–是主要还原产物之一，其占BrO₃^–初始含量的30.9%–47.8%。其余的转化产物主要是RBrS和DOM反应生成的OBCs，OBCs的生成量和转化率取决于BrO₃^–/DOM含量的比值。超高分辨质谱共检测到110–603种OBCs，其中大部分是经亲电取代或加成反应生成的高度不饱和酚类化合物。通过对除生成OBCs前体物外只含C、H和O氧原子的物质分析发现，冰冻体系中还原BrO₃^–的主要组分为具有低碳氧化态的组分。此外，冰冻过程也能促进碘离子的氧化和DOM的碘化，利用超高分辨质谱在冰冻水体中共检出183–1197种碘代有机物，并主要属于木质素和单宁类物质。

卤代有机物，溶解性有机质，冰冻