溶解性有机质（DOM）广泛存在于环境水体中，其与环境中的活性卤物质（RHS）发生反应生成的卤代有机物（OHCs）被认为是环境中OHCs重要而广泛的来源。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。其中冰冻过程加速卤素的转化生成RHS的反应寒冷环境或者极地地区中重要的反应，进而导致的DOM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的影响。为此，为科学评估寒冷环境或者极地地区中OHCs的来源和环境效应，迫切需要研究卤素的转化和DOM卤化的产物及其转化机制。

      溴酸盐是饮用水或者游泳池水消毒过程中生成的消毒副产物，因其具有潜在致癌性和化学稳定性，其在环境中的去除引起了广泛关注，不仅如此，溴酸盐也可在自然环境过程生成。碘离子广泛存在于自然水体中，由于其具有较低的氧化还原电位，易被氧化生成活性碘物质（RIS）进而导致有机碘化物（OICs）的生成。尽管溴酸盐在水体环境中稳定性好，碘离子在水环境中氧化速率很慢，但有文献报道，冰冻过程能加速溴酸盐的还原和碘离子的氧化，DOM的存在即可与该过程生成的RHS发生反应生成OHCs。因此，该过程可能是寒冷环境或者极地地区中OHCs重要的来源。基于此，本文开展了DOM冰冻还原溴酸盐及其溴化，以及碘离子的冰冻氧化及DOM的碘化工作。论文主要包括以下内容：

      第一部分，首先介绍了环境中DOM的来源、分离富集及其光谱和结构表征。随后重点介绍了DOM在环境中的非生物卤化过程和机理，论述了环境中OHCs的分析进展。最后介绍了冰冻过程加速化学反应和导致新化学发生的机制，以及卤素在冰冻环境中的转化。

      第二部分，冰冻水体因具有浓缩效应，能显著促进DOM还原溴酸盐（BrO3–），同时该过程也会生成活性溴物质（RBrS），进而与DOM反应生成有机溴化物（OBCs）。研究表明，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，以OBCs的总有机溴（TOBr）含量/BrO3–初始浓度比值计算BrO3–经DOM冰冻还原生成OBCs的转化率，该值在28.2%到52.5%之间，并取决于BrO3–/DOM含量的比值。FT-ICR MS共检测到110–603种目标化合物，其中大部分是由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物质。

      第三部分，冰冻水体因具有浓缩效应，能显著促进O2氧化I–的反应，进而生成大量活性碘物质（RIS）以及有机碘化物（OICs）。为此，以3，5-二甲基吡唑作为RIS的探针分子，探究了I–的冰冻氧化及环境条件对该过程的影响。结果表明，I–可在液态水体中发生氧化，生成的RIS约为0.03–0.42 μmol L–1，冰冻反应能显著加速I–的氧化反应，尤其是在偏酸性条件下，反应72 h后在pH 7至pH 3条件下生成的RIS量分别为0.16、0.18、0.25、4.71和31.6 μmol L–1。除pH外，I–的浓度、溶液含氧量以及冻融循环次数也可影响I–的冰冻氧化。上述环境因素对偏酸性环境下I–冰冻氧化的影响更为显著。在此基础上，基于HPLC和ICPMS分析了DOM碘化生成的OICs的总有机碘含量（TOI），在液态水体中检测出0.32–0.39 μmol L–1的TOI，冰冻后TOI含量都有相应提升，在pH 3和pH 4检出的TOI达到了1.20和2.83 μmol L–1。受限于DOM的浓度，检出的TOI浓度远低于对应的RIS生成总量。同样，环境条件对OICs的生成具有显著影响。最后利用FT-ICR MS对OICs进行了分析表征，在液态水体中检测出94–129种OICs，冰冻水体中检出183–1197种OICs，这些OICs主要属于木质素和单宁类物质。