天然有机质(NOM)的吸附作用是控制疏水性有机污染物(HOCs)在环境中的分布、迁移和归宿的重要因素。天然有机质具有高度的非均质性,天然有机质的类型也具有多样性,主要由年龄轻的生物聚合物、年龄中等的腐殖物质、年龄老的地质聚合物(干酪根等)和有机质不完全燃烧的产物(碳黑等)组成,它们与HOCs的结合机理不尽相同。有机质的结构组成是影响吸附行为的一个最主要的因素,因此准确定量有机质的结构组成尤为重要。此外,生物吸附作为一种生物修复方法,在除去有机污染物的过程中起着非常重要的作用。天然丰富或废弃的生物质(藻类、苔藓等)可以作为生物吸附剂来去除水中有机污染物。所以,阐明疏水性有机污染物与天然有机质之间的作用机理对于水环境的治理修复具有重要意义。研究了纯藻和野外浮游生物成分和结构组成对菲和壬基酚的生物吸附行为的影响以及其吸附机理。对几种实验室培养藻、购买藻和野外采集浮游生物及其有机级分进行了表征,并利用高级核磁共振技术来准确定量这些藻类有机质的不同官能团;同时研究它们对菲和壬基酚的生物吸附行为和机理。纯藻和野外浮游生物中非水解有机碳级分(NHC)呈非线性吸附,其碱性不可水解有机碳级分(ANHC)呈现较弱的非线性吸附,而其它级分呈现线性吸附。相比于其它级分,类脂(LP)和NHC级分对菲和壬基酚有很强的吸附能力。原始纯藻和野外浮游植物对菲和壬基酚的生物吸附能力与游离脂含量呈正相关关系。纯藻和野外浮游植物及其级分对菲的吸附容量与极性官能团(烷氧基碳和极性碳含量)呈负相关关系,与烷基碳和聚亚甲基碳呈正相关关系,说明极性官能团、脂肪结构(聚亚甲基碳和烷基碳)的重要性。每个藻类和野外浮游植物及其级分对壬基酚的吸附容量都大于对菲的吸附容量,说明特定性作用(如π-π键作用和氢键作用)在壬基酚的生物吸附过程中有很重要的贡献。对花粉和苔藓及其有机级分进行了表征,来探讨不同类型有机质的结构组成对菲的生物吸附影响。花粉NHC级分(孢粉素)具有高脂肪性,而苔藓NHC级分则具有较高的芳香性。与其它级分相比,花粉和苔藓的NHC级分均具有最强的吸附能力。花粉有机质对菲的吸附能力和非线性因子分别高于苔藓有机质,说明不同的有机质类型对吸附也有很大的影响。花粉对菲的吸附容量均与极性官能团呈负相关关系,说明极性碳对植物样品吸附菲的重要性。花粉对菲的吸附容量均与烷基碳和聚亚甲基碳、芳香碳呈正相关关系,说明聚亚甲基碳、脂肪结构以及芳香结构对菲的吸附可同时起作用。研究了表层沉积物及其有机级分对菲和壬基酚的吸附行为和吸附机理。应用DP/MAS 13C核磁共振技术表明沉积物NHC级分具有高芳香性,其芳香碳比例高达64.07-73.10%。游离脂提取后的LF级分对菲和壬基酚的吸附能力均增加,说明类脂与菲和壬基酚发生了竞争吸附作用。沉积物及其级分对菲和壬基酚的吸附能力与脂肪结构呈负相关关系,与非质子芳香碳呈正相关关系,但是与质子芳香碳呈正相关关系。沉积物及其级分对菲和壬基酚的非线性吸附因子(n)与非质子芳香碳含量均呈极显著的负相关关系,但是与质子芳香碳含量呈显著的正相关关系,说明非质子芳香碳是引起吸附非线性的主要原因。在每个沉积物有机质级分上,壬基酚比菲的吸附能力要强,说明特定性作用(如π-π键作用)的贡献。研究了连续的稀碱性溶液提取干酪根的结构组成以及不同干酪根级分对菲的吸附行为。选取了一个含II型干酪根的茂名页岩样品,使用一系列化学的分级提取方法对其进行分级,得到原始干酪根(BK)、溶剂处理干酪根(SEK)级分、分别在20°C、40°C和60°C温度条件下连续提取碱溶性干酪根(EKs)级分和碱难溶性干酪根(RK)级分。应用一系列表征手段包括元素分析、稳定碳同位素组成分析、X射线光电子光谱、表面积和孔径分析以及先进的固态核磁共振技术对这些不同干酪根级分进行系统地表征,着重探讨不同干酪根级分的化学结构组成的差异,以及其结构组成与它们对菲的吸附行为的关系。研究表明20、40和60°C下连续43次提取的EKs级分占原始干酪根的比例(总产量)分别为10.47%、20.60%和27.9%,表明有相当比例的干酪根是碱性可溶解的,且温度是影响干酪根溶解的一个重要因素。EKs中干酪根芳香基团含量(芳香C-C、C-H和C-O)占主导地位,其占总碳的60%以上。EKs的结构组成明显与原始干酪根(BK)、碱难溶性干酪根(RK60)和溶剂处理干酪根(SEK)不同,后者以脂肪碳占主导。EKs中的芳香基团较脂肪基团更容易溶解在碱性溶液中,因而芳香碳含量高的EKs级分易于被提取,脂肪碳含量高的EKs级分相对较难溶解在碱性溶液中难于被提取。相对于BK,碱性提取后的RK60中芳香碳含量降低,溶剂提取后的SEK中非极性脂肪碳含量稍微降低。本研究提供新的证据证明了干酪根的超分子结构的观点,表明它主要是依靠弱相互作用(包括范德华力、π-π、δ-π键和氢键)稳定地存在。本研究发现了干酪根在碱性条件下是可以逐步溶解的新现象。二氧化碳气体吸附数据表明EKs的比表面积和微孔体积明显大于其BK和RK60。后被提取出来的EKs比先被提取的EKs对菲的吸附非线性更强,且具有更强的吸附能力,说明BK中相对极性、吸附能力相对较弱的EKs级分先被提取。EKs对菲的吸附行为明显与BK、RK60和SEK不同。相对于BK而言,碱提取后的RK60的吸附能力降低;而溶剂提取后,SEK的吸附能力增强。EKs的吸附能力与其H/C比值以及与非极性脂肪碳含量呈正比,但是与总芳香碳含量和O/C比值呈反比;吸附非线性因子(n)与非极性脂肪碳含量呈反比,而与非质子芳香碳含量呈正比。这表明非极性脂肪碳含量越高,非质子芳香碳含量越低,吸附能力越强,吸附非线性也越强。EKs对菲的吸附能力与比表面积以及微孔体积呈正相关关系,说明微孔吸附的潜在重要性。