DOM光敏生成單線態(tài)氧及其對銅綠微囊藻生長抑制研究.pdf

1、人們很早就發(fā)現(xiàn)隨意堆放在池塘邊的大麥桿能對池塘中的絲狀藻有顯著的抑制作用。后經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)在細(xì)菌、真菌等物生物的作用下，秸稈慢慢腐爛分解成溶解性有機(jī)物，這些有機(jī)物在光等外界因素的共同作用下釋放出活性物質(zhì)，從而可能對包括細(xì)菌和藻類在內(nèi)的微生物生長產(chǎn)生抑制。環(huán)境光化學(xué)研究表明，DOM在光照條件下可以持續(xù)不斷地產(chǎn)生活性氧（ROS），如過氧化氫（H2O2）、單線態(tài)氧（1O2）和羥基自由基·OH等?；钚匝酰≧OS）能夠破壞藻類細(xì)胞的DNA、細(xì)胞膜和蛋

2、白，從而溶解或者阻礙藻類細(xì)胞的正常代謝。環(huán)境水體中DOM光敏生成的單線態(tài)氧對細(xì)菌等生物細(xì)胞有重要的生長抑制，進(jìn)而對水體微生物種群產(chǎn)生影響。因此，對環(huán)境水體中DOM光敏生成單線態(tài)氧及藻類生長抑制研究具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴研究了小麥秸稈、大麥秸稈和水稻秸稈的生成DOM過程，并對秸稈分解生成DOM進(jìn)行分子量分級，分析了不同來源DOM的光吸收特性和結(jié)構(gòu)，采用光譜分析、官能團(tuán)滴定、總蛋白含量檢測等技術(shù)方法

3、探究了不同來源DOM的蛋白含量、官能團(tuán)含量和有機(jī)物類型，從而深入探究其熒光特性。評估了包括秸稈分解DOM、天然有機(jī)物（HA、FA等）、污水廠二級出水等不同來源DOM在受到模擬太陽光輻射后，穩(wěn)態(tài)活性氧的生成量和活性氧的生成速率，對比了它們光敏生成活性氧穩(wěn)態(tài)濃度和光量子產(chǎn)率，來評估活性氧生成效能。最后研究了DOM光敏生成單線態(tài)氧對銅綠微囊藻生長抑制效能。⑵DOM分子量分級實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在大麥分解DOM及其分級組分、小麥分解液、水稻分解液中3

4、0-100kD和≥100kD的分級組分中存在類蛋白熒光峰，其中大麥分解DOM蛋白含量較高（49.23μg/mL），高于水稻分解DOM、小麥分解DOM，而二級出水蛋白含量較低（41.74μg/mL）。大麥分解DOM及其分級組分（0.71-1.09mmolg-1）的酚羥基含量高于小麥和水稻分解 DOM及其分級組分，而二級出水DOM中酚羥基含量較低（0.25μg/mL）。秸稈分解DOM的E2/E3和SUVA值均比天然有機(jī)物低，小麥分解DOM的

5、E2/E3最大（1.20），大麥分解液E2/E3最?。?.97），秸稈分解 DOM的E2/E3和SUVA值呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。⑶DOM光敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，天然有機(jī)物FA光照生成單線態(tài)氧的表觀量子產(chǎn)率（3.04×10-3）最高，小麥分解液（2.76×10-3）是大麥分解液的1.3倍、水稻分解液的1.2倍，二級出水生成單線態(tài)氧的能力最弱（1.13×10-3）。單線態(tài)氧生成能力與E2/E3值呈正相關(guān)關(guān)系，因此每種分解液中生成量最大的為≤1kD組分，小

6、麥分解液（≤1kD）為2.92×10-3，大麥分解液（≤1kD）為2.46×10-3，水稻分解液（≤1kD）為2.57×10-3。⑷在UV光照輻射下，大麥分解液光照生成 H2O2的表觀量子產(chǎn)率（13.5×10-5）是水稻分解液的3.3倍、小麥分解液的6.7倍，天然有機(jī)物FA和HA生成H2O2的能力低于大麥分解液，但是高于水稻分解液和小麥分解液，二級出水表現(xiàn)最弱（2.34×10-5），由于生成 H2O2需要電荷轉(zhuǎn)移的參與，因此 H2O2生

7、成能力與 E2/E3值呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，E2/E3值越小則H2O2生成能力越強(qiáng)，也就是說分子量越大H2O2生成能力越強(qiáng)，因此每種分解液中生成量最大的為≥100kD組分，小麥分解液（≥100kD）為2.72×10-5，大麥分解液（≥100kD）為16.1×10-3，水稻分解液（≥100kD）為4.08×10-3。⑸DOM分解液光敏生成·OH主要來自于被輻射有色可溶性有機(jī)物（CDOM），另外還有部分是由H2O2光解產(chǎn)生，生成機(jī)理基本和H2O2呈

8、現(xiàn)出相同的規(guī)律。⑹25種不同來源的DOM均能在UV光照輻射下產(chǎn)生單線態(tài)氧，對銅綠微囊藻都有不同程度的抑制作用。有機(jī)物的分子量與抑制速率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，也就是說分子量越大，抑制速率也就越小。天然有機(jī)物FA光敏生成單線態(tài)氧對銅綠微囊藻的抑制速率最高，而三種秸稈分解液中小麥表現(xiàn)最為突出，分級組分中又以≤1kD最優(yōu)，二級出水表現(xiàn)較差。⑺通過本次研究發(fā)現(xiàn)，不同來源的DOM光敏生成活性氧和單線態(tài)氧的效能有較大的差異。單線態(tài)氧（1O2）在分解液中生成量