藍(lán)藻胞外聚合物（EPS）是藍(lán)藻細(xì)胞在生長繁殖過程中產(chǎn)生的一類高分子有機(jī)質(zhì)，主要包含蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂類、腐殖酸類等物質(zhì)，并富含羧基、氨基、脂基等有機(jī)官能團(tuán)。由于EPS的多組分特征及多官能團(tuán)結(jié)構(gòu)，使得其極易與水體中污染物發(fā)生界面吸附絡(luò)合作用。研究EPS與這些污染物的作用特征及機(jī)理，對于探討污染物在湖泊水體中的環(huán)境行為具有重要作用。
中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所江和龍課題組的徐華成等研究人員在前期水華藍(lán)藻EPS功能作用及組分表征研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合傳統(tǒng)分析和先進(jìn)表征手段，以EPS與水體中污染物（金屬及膠體顆粒）的界面作用過程及特征為研究出發(fā)點(diǎn)，在水華藍(lán)藻EPS的環(huán)境效應(yīng)方面取得初步進(jìn)展：
EPS極易與水體中的礦質(zhì)膠體顆粒發(fā)生界面吸附作用（qm:10 mg/g），該過程符合Langmuir模型及擬二級動力學(xué)過程。但是，EPS中各復(fù)雜有機(jī)組分具有不同的吸附親和力及吸附速度，具體為：腐殖酸類>色氨酸類>酪氨酸類。ATR-FTIR及XPS結(jié)果同時表明EPS在顆粒界面的吸附行為是由靜電吸附和表面耦合共同作用的結(jié)果。膠體顆粒吸附EPS后其穩(wěn)定性顯著提高，穩(wěn)定性提高的機(jī)理可采用經(jīng)典DLVO理論闡釋。研究還發(fā)現(xiàn)EPS的存在同時促進(jìn)了膠體顆粒的金屬溶出分?jǐn)?shù)，表明湖泊水華藍(lán)藻EPS會提高水體膠體顆粒的環(huán)境潛在毒性。
原位采集水華藍(lán)藻并于室內(nèi)無破壞獲取EPS，采用金屬淬滅滴定結(jié)合PARAFAC分析方法，發(fā)現(xiàn)溶解有機(jī)質(zhì)中酪氨酸類和腐殖類物質(zhì)具有較高的金屬絡(luò)合能力，但EPS對色氨酸類物質(zhì)具有更為明顯的親和力。EPS分級模型結(jié)果表明EPS的污染物絡(luò)合行為具有空間異質(zhì)性，緊密結(jié)合型EPS的污染物絡(luò)合能力強(qiáng)于松散結(jié)合型EPS。結(jié)合藍(lán)藻生長過程中EPS的組分變化，認(rèn)為EPS的存在有助于藻細(xì)胞抵抗外界污染物的沖擊。基于太湖草藻型生態(tài)湖區(qū)類型特征，結(jié)合紫外-熒光光譜分析技術(shù)，研究了不同類型湖區(qū)溶解有機(jī)組分的污染物結(jié)合特異性，發(fā)現(xiàn)草型區(qū)有機(jī)組分具有更多的污染物結(jié)合位點(diǎn)和更高的結(jié)合強(qiáng)度；赑ARAFAC無法表征EPS中非熒光物質(zhì)信息的瓶頸，發(fā)展了二維紅外相關(guān)光譜技術(shù)，可同步表征EPS中的熒光及非熒光物質(zhì)的污染物結(jié)合信息，并首次證實了水華藍(lán)藻EPS中非熒光物質(zhì)對污染物絡(luò)合的重要貢獻(xiàn)。
上述研究得到了國家自然科學(xué)基金面上及青年基金的資助。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Journal of Hazardous Materials, Environmental Pollution, PLOS ONE 等期刊。
南京地理所湖泊水華藍(lán)藻胞外聚合物環(huán)境效應(yīng)研究取得進(jìn)展
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