天然水体中的胶体是指尺寸介于1nm～1μm的所有物质,普遍存在于各种水环境中,具有数量大、种类多和比表面积大的特点。相对于大颗粒,胶体能与污染物、微量金属等发生强烈的吸附和络合作用,进而在污染学、生物有效性和毒理学等方面产生重大的影响,甚至胶体自身也具有生物有效性和潜在的危害性,因此成为国内外研究的热点。本文选择环境因子复杂且受人类活动强烈干扰的长江口水体为典型对象,利用切向流超滤技术有效的分离了研究区的胶体,对胶体的稳定性、微观形貌进行了表征,分析了胶体态元素的时空分布,并深入探究了胶体的化合物和官能团组成,为深入研究长江口水体中污染物及微量元素的环境地球化学行为提供依据。长江口水体中总溶解有机碳的含量介于33.33-932.5μM,胶体有机碳的含量介于9.33～91.73μM,胶体有机碳占总溶解有机碳的百分比介于1.7～41.7%,两者的季节分配基本一致。结果表明,胶体有机碳是总溶解有机碳的重要组成部分,总溶解有机碳、胶体有机碳和真溶解有机碳与盐度之间没有显著相关关系。长江口水体中的胶体形貌为近似球形、薄片状、碎屑状、棒状和纤维状,推测可能的物质包括生物细胞或硅藻的残骸和分泌物、粘土矿物类、细菌、多糖类、硅藻属等。滨岸带和近海水体中的胶体都以球形、片状颗粒或聚合体为主,但前者可观察到的种类更丰富,不同采样点的胶体形貌也表现出相似性,表明来源的一致性。尺寸越小的颗粒或聚合体,数目越多。聚合发生在同种结构的物质之间及不同结构的物质之间,表明胶体是同质-异质颗粒或聚合体相互作用的体系。胶体的稳定性研究表明,胶体尺寸随盐度的增大而增加,对盐度较小的胶体样品加入分散剂处理以及对盐度较高的胶体样品进行去盐和进一步的加分散剂处理都可有效地降低胶体的尺寸和Zeta-电位值。pH与胶体的尺寸及Zeta-(?)电位值的变化关系表明天然水体中的胶体稳定性符合DLVO理论。滨岸胶体有机碳含量随尺寸的增大呈现了降低趋势,但海域并无显著变化。对长江口XP、LHK、WSK的沉积物、悬浮颗粒物及胶体进行矿物定性和定量分析发现,主要粘土矿物有蒙皂石(包括蒙脱石)、伊利石、绿泥石和高岭石,主要非粘土矿物有石英、钾长石、方解石和白云石,其中石英含量最高。3种胶体的主要矿物组成与其沉积物和悬浮颗粒物中组成相似,其中XP胶体中主要粘土矿物蒙皂石、伊利石、绿泥石和高岭石的相对百分比分别为5.13%、56.41%、17.95%和20.51%；LHK中分别为14.61%、40.45%、31.46%和13.48%；WSK中分别为33.33%、37.04%、7.41%和22.22%。3种胶体中伊利石为优势粘土矿物。本研究中胶体的粘土矿物组成与悬浮颗粒物、沉积物相似,且与已有的长江口沉积物的组成相似,暗示了胶体与悬浮颗粒物、沉积物存在无机物的相互转化。3种胶体的核磁共振谱分析表明,烷基碳为优势碳,含氧烷基碳和羰基或酰基碳次之,芳香碳相对含量最少。不同的站位各种类型碳的百分比有差别,暗示了不同的结构特征。根据特征峰推测,3种胶体中存在末端甲基和-CH2CH2CH2COO-结构、多糖结构,WSK脂肪碳最多,XP多糖类物质最多,LHK羰基碳、酰基碳及羧基碳最多。3种胶体的红外光谱分析,发现沉积物、悬浮颗粒物和胶体中有碳水化合物、蛋白质、苯基类特征峰,还有芳环中的C=C和羰基C=C吸收峰、酚、醇、醚和酯的C-O峰或为O-H的面外变形峰及Si-O-Si弯曲振动峰。3种沉积物、胶体及2种悬浮颗粒物的红外光谱图相似,但吸光度有明显差别,表明有机物质来源的一致性及化学组成和物质结构的不同。对3种胶体的红外光谱图比较还发现,LHK与WSK胶体化学组成相似,来源一致,XP胶体化学组成更为复杂。总体上可推测胶体与悬浮颗粒物、沉积物之间存在物质间的物理化学转化。对长江口水体中胶体态和真溶解态荧光物质进行分析表明,各采样点以类色氨酸和类腐殖质荧光为主,部分采样点还存在类蛋白荧光、类富里酸荧光和类腐殖酸荧光。从不同的站位看,滨岸带WSK胶体态和真溶解态荧光物质主要为类色氨酸荧光物,春季和冬季还存在胶体态类腐殖质荧光物,且两种荧光峰强度远高于其它站位,暗示了WSK水体中微生物活动相对剧烈,并且含有一定量的苯环类污染物；海域以类色氨酸和类腐殖质为主,胶体态类色氨酸荧光强度低于滨岸带,而类腐殖酸分布相反,两种荧光物质强度都是口内高于口外,表明陆源输入是海洋溶解有机质的重要来源。荧光物质的季节性规律并不明显。胶体态类色氨酸和类腐殖质荧光强度随盐度的增加呈降低趋势,但两者之间无显著相关性,反映了盐度变化影响胶体态荧光物质的分布,但不是主导因素；胶体态类色氨酸荧光强度和类腐殖质荧光强度与COC均表现出一定的正相关性。胶体态类腐殖质荧光强度与COC的相关性强于胶体态类色氨酸,反映了COC对类腐殖质分布的调控作用大于类色氨酸。长江口胶体态Na、Mg、K、Ca和B的含量范围在0.01-33749μg/L,平均为1129.7μg/L,占溶解态常量元素的百分比在0-80%,占元素总量的0-59.74%；胶体态Al、Ba、Co、Cr、Cu、Fe、Li、Mn、Ni和Zn的含量范围在0.003～69.75μg/L,平均为2.64μg/L,占溶解态微量元素的0.1-95.73%,占元素总量的0-82.97%。从元素看,胶体态Fe占溶解态的百分比最高,其次为A1、Co、Cu,表明Fe、Al、Co、Cu与胶体的结合能力要强于其他元素,结合能力最弱为Ba、Cr。胶体态常量元素含量比微量元素高3-4个数量级,但占溶解态的百分比远比痕量元素小,表明胶体对微量元素的作用比常量元素显著。胶体态微量元素浓度与盐度的相关分析表明,长江口胶体态微量元素的分布呈非保守性。其中冬季的胶体态Al、Ba、Cu、Fe、Mn、Zn含量随盐度的增加呈现降低趋势,胶体态Co、Li、Ni表现出典型的“V”型分布,而胶体态Cr则显示了倒“V”型分布。胶体态总微量元素随COC的增加呈升高趋势,且在春季两者表现出一定的相关性,秋季表现出很好的相关性。Ba、Li、Zn、Mn、Fe与COC表现出一定的相关性,表明这些元素与胶体有机物具有一定的亲和能力。利用Koc和Kop值比较胶体有机碳、颗粒有机碳、真溶解有机碳与元素的结合能力,发现在滨岸带,胶体有机碳与Na、Mg、Ba、Co、Cr、Cu、Li、Mn、Ni和Zn的结合能力强于颗粒态有机碳,其余元素则与后者的结合能力略大；近海区,胶体有机碳与大部分元素的结合能力强于颗粒态有机碳。结果表明,胶体有机碳与大部分元素的结合能力较强,胶体有机物对元素的赋存和分布产生了重要的影响。