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环境中的未知有机污染物分析一直以来是人们的研究重点和难点。近年来新兴有机污染物(EOCs)不断地在各环境介质中被检出，种类和数量均不断增加。由于受到目标分析方法的限制，对未知有机污染物的甄别进展缓慢，使我们对环境污染的认识局限于预先选择的化合物。在此背景下，本论文首先针对水体中的半挥发性有机污染物，建立了基于全二维气相色谱质谱(GC×GC-qMS)仪器分析方法，在数据甄别流程中引入了保留指数作为定性判定工具，最终建立了适用于水体中半挥发性有机污染物的非目标分析方法。本论文将此方法应用到了地表水半挥发性有机污染物的非目标分析和饮用水中未知消毒副产物的鉴定中。 首先，本论文分析方法应用于流域地表水中有机污染物的非目标分析中。在27个地表水样品中共定性检出239种高可信度化合物，按用途可分为化工原料、药物和个人护理品及农药等6大类，研究发现化工原料类化合物种类最多，并且239种定性检出化合物中有72％为首次在地表水中报道;对其中的149种进行了标准品对照，结果显示定性对照的准确性为100％。在定量分析的基础上，计算了107种具有潜在毒性的化合物的风险商，最终在流域尺度上得到了30种具有潜在风险的化合物，其生态风险值得进一步研究。 更进一步运用该方法对研究了PAHs在加氯消毒过程中的转化规律及产物鉴定。在基于GC×GC-qMS的非目标分析方法基础上，对PAHs的加氯消毒产物进行了全分析。结果表明，在八种原水中常见的PAHs中，苊烯、苊、蒽和芘表现出了较强的反应活性，在水厂加氯消毒过程中更容易成为PAHs类消毒副产物的前驱体。苊烯和蒽的主产物为氧化PAHs，苊和芘的主产物为氯代PAHs，产物类型差异的原因是反应机理的不同;苊烯和蒽经历的是单电子转移机理，而苊和芘是亲电取代反应。结合Fukui函数值和GC×GC-qMS定性分析结果，成功推导了苊和芘的氯代反应路径，并使用合成的标准品进行了对照确认。针对以上四种PAHs，GC×GC-qMS非目标分析共找到了28种与之相关的消毒副产物，其中19种为首次报道。 本研究建立了基于GC×GC-qMS的非目标分析方法，并成功应用到了地表水中半挥发性有机污染物和PAHs在加氯消毒过程中的产物鉴定中。此方法为环境中半挥发性有机污染物的非目标分析及消毒副产物的鉴定提供了新思路。