南海天然溶解有機質的解析及細菌多糖對海洋溶解有機碳庫的貢獻：基于生物地球化學視角的探究一、引言1.1研究背景與意義海洋覆蓋了地球表面約71%的面積，是地球上最大的碳庫之一，在全球碳循環(huán)中扮演著至關重要的角色。海洋碳循環(huán)不僅影響著海洋生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能，還對全球氣候變化有著深遠的影響。據(jù)研究，海洋吸收了約30%人類活動排放的二氧化碳，在一定程度上緩解了全球氣候變暖的速度。然而，隨著全球氣候變化的加劇，海洋碳循環(huán)也面臨著諸多挑戰(zhàn)，如海洋酸化、溫度升高、海平面上升等，這些變化可能會影響海洋碳的吸收、儲存和釋放，進而對全球氣候產生更大的影響。因此，深入研究海洋碳循環(huán)的過程和機制，對于理解全球氣候變化的規(guī)律和預測未來氣候變化的趨勢具有重要意義。溶解有機質（DOM）是海洋碳庫的重要組成部分，其儲量約為662PgC，占海洋總有機碳的95%以上。DOM在海洋中的來源、分布、組成和循環(huán)過程十分復雜，受到多種因素的影響，如陸源輸入、海洋生物活動、微生物降解、光化學氧化等。DOM不僅是海洋生物的重要營養(yǎng)物質來源，還參與了海洋中的許多生物地球化學過程，如碳的固定、釋放和儲存，氮、磷等營養(yǎng)元素的循環(huán)，以及重金屬和有機污染物的遷移轉化等。因此，研究海洋DOM的組成和循環(huán)過程，對于深入理解海洋碳循環(huán)的機制和海洋生態(tài)系統(tǒng)的功能具有重要意義。南海作為西太平洋最大的邊緣海，具有獨特的地理位置和復雜的海洋環(huán)境。南海受到多種因素的影響，如季風、洋流、上升流、陸源輸入等，這些因素使得南海的海洋碳循環(huán)過程具有一定的特殊性。同時，南海也是全球海洋生物多樣性最為豐富的區(qū)域之一，海洋生物活動對DOM的來源、分布和循環(huán)過程產生著重要的影響。此外，南海周邊地區(qū)經濟發(fā)展迅速，人類活動對海洋環(huán)境的影響日益加劇，如陸源污染物排放、漁業(yè)捕撈、海洋工程建設等，這些活動可能會改變南海DOM的組成和循環(huán)過程，進而對海洋生態(tài)系統(tǒng)和全球氣候變化產生影響。因此，研究南海DOM的組成和循環(huán)過程，對于揭示海洋碳循環(huán)的區(qū)域特征和人類活動對海洋碳循環(huán)的影響具有重要的科學價值。細菌多糖作為DOM的重要組成部分，是海洋微生物代謝活動的產物。細菌多糖具有復雜的化學結構和多樣的功能，在海洋生物地球化學循環(huán)中發(fā)揮著重要的作用。一方面，細菌多糖可以作為海洋微生物的碳源和能源，被微生物降解利用，參與海洋碳循環(huán)的過程；另一方面，細菌多糖具有較強的黏性和吸附性，可以與海洋中的其他物質結合，影響它們的遷移轉化和生物可利用性。此外，細菌多糖還可以作為海洋生物的信號分子，參與海洋生物之間的相互作用和生態(tài)調控。因此，研究細菌多糖對海洋溶解有機碳庫的貢獻，對于深入理解海洋碳循環(huán)的微生物驅動機制和海洋生態(tài)系統(tǒng)的功能具有重要意義。綜上所述，本研究以南海為研究區(qū)域，對天然溶解有機質進行解析，并探討細菌多糖對海洋溶解有機碳庫的貢獻。通過本研究，旨在揭示南海DOM的組成和分布特征，闡明細菌多糖在海洋碳循環(huán)中的作用機制，為深入理解海洋碳循環(huán)的過程和機制提供科學依據(jù)，同時也為應對全球氣候變化和保護海洋生態(tài)環(huán)境提供理論支持。1.2研究目標與問題提出本研究旨在深入解析南海天然溶解有機質的組成、結構和分布特征，并定量評估細菌多糖對海洋溶解有機碳庫的貢獻，具體研究目標如下：解析南海天然溶解有機質的組成和結構：運用先進的分析技術，如傅里葉變換離子回旋共振質譜（FT-ICR-MS）、核磁共振（NMR）等，對南海不同海域、不同深度的天然溶解有機質進行全面的分子組成和結構分析，識別其中的主要化合物類型和功能基團，揭示南海天然溶解有機質的化學組成特征。研究南海天然溶解有機質的分布規(guī)律：結合現(xiàn)場調查和實驗室分析，研究南海天然溶解有機質的濃度、組成和結構在空間（水平和垂直方向）上的分布規(guī)律，探討影響其分布的主要因素，如海洋環(huán)流、生物活動、陸源輸入等。探究細菌多糖的產生和釋放機制：通過培養(yǎng)實驗和現(xiàn)場觀測，研究南海海洋細菌產生和釋放多糖的條件、速率和影響因素，揭示細菌多糖在海洋中的來源和動態(tài)變化過程。評估細菌多糖對海洋溶解有機碳庫的貢獻：利用穩(wěn)定同位素示蹤技術和生物降解實驗，定量評估細菌多糖在海洋溶解有機碳庫中的含量、周轉速率和對惰性溶解有機碳庫的貢獻，闡明細菌多糖在海洋碳循環(huán)中的作用機制?；谏鲜鲅芯磕繕?，本研究提出以下關鍵科學問題：南海天然溶解有機質的分子組成和結構有何特征：南海獨特的海洋環(huán)境和復雜的生物地球化學過程可能導致其天然溶解有機質具有與其他海域不同的分子組成和結構特征。那么，南海天然溶解有機質中主要包含哪些類型的化合物？這些化合物的結構和功能基團有何特點？它們與其他海域的溶解有機質有何異同？南海天然溶解有機質的分布受哪些因素控制：南海受到多種因素的影響，如季風、洋流、上升流、陸源輸入等，這些因素如何相互作用，共同影響南海天然溶解有機質的濃度、組成和結構在空間上的分布？在不同的海域和深度，影響溶解有機質分布的主導因素是什么？海洋細菌如何產生和釋放多糖：海洋細菌是細菌多糖的主要生產者，那么在南海環(huán)境中，海洋細菌產生和釋放多糖的生理機制是什么？哪些環(huán)境因素（如溫度、鹽度、營養(yǎng)物質濃度等）會影響細菌多糖的產生和釋放？細菌多糖的產生和釋放與海洋細菌的生長、代謝和生態(tài)功能有何關系？細菌多糖對海洋溶解有機碳庫的貢獻有多大：細菌多糖作為海洋溶解有機質的重要組成部分，對海洋溶解有機碳庫的大小和穩(wěn)定性具有重要影響。然而，目前關于細菌多糖對海洋溶解有機碳庫貢獻的定量研究還相對較少。那么，在南海海域，細菌多糖在海洋溶解有機碳庫中所占的比例是多少？其周轉速率如何？細菌多糖的降解產物對惰性溶解有機碳庫的形成和積累有何貢獻？1.3研究方法與技術路線本研究綜合運用多種研究方法，從不同角度對南海天然溶解有機質進行解析，并探究細菌多糖對海洋溶解有機碳庫的貢獻。具體研究方法如下：航次采樣：利用海洋科學考察船，在南海不同海域、不同季節(jié)進行多個航次的采樣。根據(jù)南海的地理特征和海洋環(huán)境特點，設置具有代表性的采樣站位，涵蓋了近岸、遠海、深海等不同區(qū)域。使用采水器采集不同深度的海水樣品，包括表層水、次表層水、中層水和深層水，以獲取不同水層的溶解有機質樣品。同時，利用沉積物采樣器采集海底沉積物樣品，用于分析沉積物孔隙水中的溶解有機質。分析測試：運用先進的分析技術對采集的樣品進行全面分析。利用總有機碳分析儀測定海水和沉積物孔隙水中的溶解有機碳（DOC）濃度，以了解溶解有機質的含量。采用固相萃取技術對溶解有機質進行富集和分離，然后通過傅里葉變換離子回旋共振質譜（FT-ICR-MS）分析其分子組成，識別其中的化合物類型和分子式；運用核磁共振（NMR）技術分析溶解有機質的結構特征，確定其官能團和化學鍵信息。此外，還利用紫外-可見光譜、熒光光譜等技術對溶解有機質的光學性質進行分析，獲取其組成和結構的相關信息。實驗培養(yǎng)：從南海海水中分離培養(yǎng)海洋細菌，研究其生長特性和多糖產生能力。通過優(yōu)化培養(yǎng)條件，如溫度、鹽度、營養(yǎng)物質濃度等，探究細菌多糖產生的最佳條件。在無菌條件下，將分離得到的海洋細菌接種到含有不同碳源和氮源的培養(yǎng)基中，進行批量培養(yǎng)實驗。定期測定培養(yǎng)液中細菌的生長密度、多糖產量和其他代謝產物的濃度，分析細菌生長與多糖產生之間的關系。同時，利用穩(wěn)定同位素標記技術，如13C、15N等，追蹤細菌在代謝過程中對碳源和氮源的利用情況，以及多糖合成的途徑和機制。模型構建：基于實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)場觀測結果，構建數(shù)學模型來模擬南海溶解有機質的分布和循環(huán)過程，以及細菌多糖對海洋溶解有機碳庫的貢獻。運用生態(tài)系統(tǒng)模型，如海洋生物地球化學模型（OBM）、生態(tài)動力學模型（Eco-model）等，考慮海洋物理、化學和生物過程的相互作用，將溶解有機質的來源、遷移、轉化和降解等過程納入模型中。通過調整模型參數(shù)，使其與實際觀測數(shù)據(jù)相匹配，從而預測不同環(huán)境條件下南海溶解有機質的動態(tài)變化和細菌多糖在海洋碳循環(huán)中的作用。技術路線圖如下：確定研究區(qū)域與采樣方案：根據(jù)南海的地理位置、海洋環(huán)境和研究目的，確定采樣站位和采樣時間。制定詳細的采樣計劃，包括采樣方法、樣品保存和運輸?shù)拳h(huán)節(jié)?，F(xiàn)場采樣與樣品預處理：按照采樣計劃，在南海進行多個航次的現(xiàn)場采樣，采集海水和沉積物樣品。對采集的樣品進行初步處理，如過濾、酸化等，以去除雜質和防止微生物生長。實驗室分析測試：將預處理后的樣品帶回實驗室，進行各項分析測試。包括DOC濃度測定、溶解有機質的分離和富集、FT-ICR-MS和NMR分析、光學性質分析等，獲取溶解有機質的組成、結構和含量等信息。細菌培養(yǎng)與實驗：從南海海水中分離培養(yǎng)海洋細菌，進行多糖產生實驗。通過控制培養(yǎng)條件，研究細菌多糖產生的影響因素和機制。利用穩(wěn)定同位素標記技術，追蹤細菌多糖的合成和代謝過程。數(shù)據(jù)處理與分析：對實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)進行整理、統(tǒng)計和分析。運用多元統(tǒng)計分析方法，如主成分分析（PCA）、聚類分析（CA）等，探究溶解有機質的組成、結構與環(huán)境因素之間的關系。分析細菌多糖的產生、降解和對海洋溶解有機碳庫的貢獻。模型構建與模擬：基于實驗數(shù)據(jù)和分析結果，構建數(shù)學模型模擬南海溶解有機質的分布和循環(huán)過程，以及細菌多糖在海洋碳循環(huán)中的作用。通過模型模擬，預測不同環(huán)境條件下南海溶解有機質和細菌多糖的動態(tài)變化。結果討論與結論：對研究結果進行討論，分析南海天然溶解有機質的組成、結構和分布特征，以及細菌多糖對海洋溶解有機碳庫的貢獻。探討研究結果的科學意義和實際應用價值，提出未來研究的方向和建議。二、文獻綜述2.1海洋溶解有機質概述2.1.1海洋溶解有機質的定義與分類海洋溶解有機質（DOM）是指能通過0.2-0.7微米濾膜的海水中的有機化合物，這一嚴格的定義將其與顆粒態(tài)有機質區(qū)分開來。DOM在海洋生物地球化學循環(huán)中扮演著關鍵角色，是海洋碳庫的重要組成部分，對海洋生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)和能量流動有著深遠影響。從來源上，DOM可分為陸源DOM和海洋源DOM。陸源DOM主要通過河流輸入、大氣沉降等方式進入海洋。河流攜帶大量來自陸地土壤、植被和人類活動產生的有機質，這些物質具有相對較高的分子量和芳香性，富含木質素、腐殖質等成分。例如，長江每年向東海輸送大量的溶解有機碳，其攜帶的陸源DOM對東海海域的碳循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng)產生重要影響。大氣沉降也是陸源DOM的一個來源，通過降雨、塵埃等形式將陸地上空的有機物質帶入海洋。海洋源DOM則主要由海洋生物的新陳代謝、死亡分解以及微生物活動產生。海洋浮游植物在光合作用過程中，會釋放一部分有機物質到海水中，形成溶解的初級產物，這些產物包含多種糖類、氨基酸、蛋白質和多糖等低分子量化合物。海洋生物的排泄物、分泌物以及死亡后的殘骸被微生物分解，也會產生大量的DOM，其中包含了各種復雜的有機化合物。依據(jù)化學組成，DOM可分為碳水化合物、蛋白質、氨基酸、脂類、腐殖質等。碳水化合物在DOM中含量較為豐富，包括單糖、寡糖和多糖等，它們在海洋生物的能量代謝和細胞結構中起著重要作用。蛋白質和氨基酸是構成生命的基礎物質，參與海洋生物的生長、繁殖和代謝過程。脂類則包括脂肪酸、磷脂等，具有重要的生物功能，如構成生物膜、儲存能量等。腐殖質是DOM中結構最為復雜的一類物質，由芳香族化合物、脂肪族化合物以及各種官能團組成，具有較高的穩(wěn)定性，在海洋中周轉緩慢。按照生物可利用性，DOM又可分為易降解DOM（LabileDOM）、半易降解DOM（Semi-labileDOM）和難降解DOM（RecalcitrantDOM）。易降解DOM能夠被微生物迅速利用，其周轉時間通常在數(shù)小時至數(shù)天之間，如浮游植物釋放的新鮮光合產物，其中的糖類、氨基酸等容易被微生物攝取和代謝。半易降解DOM的周轉時間在數(shù)天至數(shù)月之間，這類DOM的化學結構相對復雜，微生物對其利用需要一定的時間和特定的條件。難降解DOM則具有高度的穩(wěn)定性，周轉時間可達數(shù)百年甚至數(shù)千年，如海洋中的腐殖質類物質，它們經過長期的生物地球化學過程，結構復雜，難以被微生物分解。不同生物可利用性的DOM在海洋中的分布和循環(huán)過程各不相同，對海洋碳循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng)的功能有著不同程度的影響。2.1.2海洋溶解有機質的來源與分布海洋溶解有機質的來源十分廣泛，主要包括陸源、海洋源和大氣源。陸源輸入是海洋DOM的重要來源之一，河流是陸源DOM進入海洋的主要通道。河流攜帶的DOM來自于陸地的土壤、植被、濕地以及人類活動產生的污水和廢棄物等。例如，亞馬遜河每年向大西洋輸送大量的溶解有機碳，這些陸源DOM對大西洋的碳循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng)產生了重要影響。河流輸入的DOM具有較高的芳香性和分子量，富含木質素、腐殖質等成分，其化學組成和結構與陸地生態(tài)系統(tǒng)密切相關。大氣沉降也能將陸地上空的有機物質帶入海洋，如通過降雨、塵埃等形式，將含有DOM的顆粒物質沉降到海洋表面。海洋源DOM主要由海洋生物活動產生。海洋浮游植物在光合作用過程中，會釋放一部分有機物質到海水中，形成溶解的初級產物，這些產物包含多種糖類、氨基酸、蛋白質和多糖等低分子量化合物。海洋生物的新陳代謝、排泄和死亡分解過程也會產生大量的DOM。例如，浮游動物在攝食和消化過程中，會將一部分未被完全消化的有機物質以溶解態(tài)的形式釋放到海水中。海洋微生物在分解海洋生物殘骸和其他有機物質時，也會產生DOM，并且微生物自身的代謝活動也會分泌一些有機物質。此外，海洋中的熱液活動、海底火山噴發(fā)等地質過程也可能向海洋中釋放DOM。大氣源DOM主要通過大氣傳輸進入海洋。大氣中的有機物質可以來自陸地和海洋表面的揮發(fā)、燃燒排放以及生物源排放等。例如，森林火災產生的煙霧中含有大量的有機物質，這些物質可以通過大氣傳輸?shù)胶Ｑ笊峡詹⒊两档胶Ｋ?。海洋表面的一些揮發(fā)性有機化合物也可以進入大氣，然后再通過大氣沉降回到海洋。海洋溶解有機質在全球海洋中的分布呈現(xiàn)出明顯的空間差異。在水平方向上，近岸海域的DOM濃度通常高于遠海海域。這是因為近岸海域受到陸源輸入的影響較大，河流攜帶的大量DOM進入近岸海域，使得近岸海域的DOM濃度升高。此外，近岸海域的海洋生物活動也較為活躍，海洋生物產生的DOM也會增加近岸海域的DOM含量。在大洋中，DOM的濃度一般隨著離岸距離的增加而降低。在垂直方向上，海洋DOM的濃度和組成也存在明顯的變化。表層海水由于受到光合作用和生物活動的影響，DOM濃度相對較高，且含有較多的易降解DOM。隨著深度的增加，DOM濃度逐漸降低，且難降解DOM的比例逐漸增加。這是因為在深層海水中，生物活動相對較弱，微生物對DOM的降解作用也較弱，導致難降解DOM逐漸積累。南海作為西太平洋最大的邊緣海，其DOM的分布具有獨特的特征。南海受到多種因素的影響，如季風、洋流、上升流、陸源輸入等，這些因素使得南海DOM的分布呈現(xiàn)出復雜的格局。在南海北部，由于受到珠江等河流的影響，陸源DOM輸入較多，近岸海域的DOM濃度相對較高。同時，南海北部還受到季風和洋流的影響，在不同季節(jié)，洋流的流向和強度會發(fā)生變化，從而影響DOM的分布。在夏季，西南季風盛行，使得南海北部的海水呈現(xiàn)順時針流動，將富含DOM的海水輸送到其他海域。在冬季，東北季風盛行，洋流方向相反，DOM的分布也會隨之發(fā)生改變。南海的上升流區(qū)域也是DOM分布的重要影響因素。上升流將深層富含營養(yǎng)物質和DOM的海水帶到表層，促進了海洋生物的生長和繁殖，同時也改變了DOM的分布和組成。此外，南海周邊地區(qū)的人類活動也對DOM的分布產生了一定的影響，如漁業(yè)捕撈、海洋工程建設、陸源污染物排放等，這些活動可能會改變南海DOM的來源和循環(huán)過程，進而影響其分布。2.1.3海洋溶解有機質的分離與分析方法海洋溶解有機質的分離與分析是研究其組成和性質的關鍵步驟，目前已經發(fā)展出多種方法，這些方法各有優(yōu)缺點，適用于不同的研究目的和樣品類型。固相萃?。⊿PE）是一種常用的DOM分離方法，它基于溶質在固定相和流動相之間的分配平衡原理，通過選擇合適的固相萃取柱，能夠有效地富集和分離海水中的DOM。常用的固相萃取柱有聚合物基的PPL柱和硅基的C18柱，它們對DOM具有不同的選擇性。PPL柱對非極性和弱極性化合物具有較好的吸附能力，能夠富集一些疏水性的DOM組分；C18柱則對中等極性和非極性化合物有較高的親和力。在進行固相萃取時，首先需要對樣品進行酸化處理，以降低DOM的離子化程度，提高其在固相萃取柱上的吸附效率。然后將樣品通過固相萃取柱，使DOM吸附在柱上，再用適當?shù)南疵搫OM洗脫下來。SPE具有操作簡單、富集效率高、能夠與多種分析儀器聯(lián)用等優(yōu)點，但在萃取過程中可能會存在分子選擇性，導致部分DOM分子信息的丟失。超濾是利用半透膜的篩分作用，根據(jù)分子大小對DOM進行分離的方法。超濾膜的孔徑通常在0.001-0.1微米之間，可以將DOM分為不同分子量的組分。例如，使用截留分子量為1kDa的超濾膜，可以將DOM分為大于1kDa的高分子量DOM（HMW-DOM）和小于1kDa的低分子量DOM（LMW-DOM）。超濾過程通常在壓力驅動下進行，將海水樣品通過超濾膜，小分子的DOM能夠透過膜，而大分子的DOM則被截留。超濾方法能夠保持DOM的原始化學形態(tài)，避免了化學試劑的引入對DOM的影響，但超濾過程耗時較長，且可能存在膜污染和溶質吸附等問題。透析是基于溶質在半透膜兩側的濃度差進行擴散的原理，實現(xiàn)DOM與其他小分子物質分離的方法。透析袋通常由纖維素或其他高分子材料制成，具有一定的孔徑。將海水樣品裝入透析袋中，放入透析液中，小分子的鹽類、無機離子等能夠通過透析袋擴散到透析液中，而DOM則被保留在透析袋內。透析方法能夠有效地去除樣品中的鹽分，適合用于對DOM進行后續(xù)的分析，如核磁共振（NMR）分析等，但透析過程非常緩慢，需要較長的時間才能達到平衡。傅里葉變換離子回旋共振質譜（FT-ICR-MS）是一種高分辨率的質譜技術，能夠對DOM進行分子層面的分析。它利用離子在強磁場中的回旋運動，通過測量離子的回旋頻率來確定其質荷比，從而實現(xiàn)對DOM分子的精確識別。FT-ICR-MS具有超高的分辨率和質量精度，能夠檢測到DOM中極其微量的化合物，并且可以提供分子的分子式、雙鍵當量（DBE）、碳數(shù)、氫數(shù)、氧數(shù)等信息。例如，通過FT-ICR-MS分析，可以識別出DOM中的各種有機化合物，如脂肪酸、醇類、糖類、芳香族化合物等。該技術在DOM研究中具有重要的應用價值，但儀器昂貴，分析成本高，且對樣品的純度要求較高。核磁共振（NMR）技術可以提供DOM的結構信息，如官能團的種類和連接方式等。常用的NMR技術有1H-NMR、13C-NMR等。1H-NMR能夠檢測DOM中氫原子的化學環(huán)境，通過分析氫原子的信號峰位置、強度和耦合常數(shù)等信息，可以推斷DOM中含氫官能團的種類和數(shù)量。13C-NMR則主要用于檢測DOM中碳原子的化學環(huán)境，能夠提供關于碳骨架結構的信息。例如，通過13C-NMR分析，可以確定DOM中脂肪族碳、芳香族碳和羰基碳等的相對含量。NMR技術對樣品的無損分析特性使其在DOM研究中得到廣泛應用，但NMR信號的解析較為復雜，需要豐富的經驗和專業(yè)知識。熒光光譜技術是基于DOM中某些成分具有熒光特性，通過測量熒光強度、激發(fā)波長和發(fā)射波長等參數(shù)，來研究DOM的組成和結構的方法。常用的熒光光譜技術有三維熒光光譜（3D-EEMs）結合平行因子分析（PARAFAC）。3D-EEMs能夠提供DOM的熒光指紋圖譜，PARAFAC則可以對熒光圖譜進行解析，識別出不同的熒光組分。例如，通過3D-EEMs和PARAFAC分析，通?？梢宰R別出類蛋白熒光組分和類腐殖質熒光組分。類蛋白熒光組分的存在通常與海洋生物活動有關，而類腐殖質熒光組分則可以反映DOM的來源和演化過程。熒光光譜技術具有靈敏度高、分析速度快、對樣品無損等優(yōu)點，但熒光信號容易受到環(huán)境因素的影響，如pH值、鹽度、溫度等。2.2細菌多糖與海洋碳循環(huán)2.2.1細菌多糖的產生與結構特征海洋細菌產生胞外多糖（EPS）是一種普遍的生理現(xiàn)象，這一過程受到多種因素的精細調控。從生理機制來看，當海洋細菌面臨環(huán)境脅迫時，如營養(yǎng)物質匱乏、溫度不適、鹽度變化等，它們會啟動一系列的應激反應，其中合成和分泌EPS就是重要的應對策略之一。在氮源或磷源限制的條件下，細菌為了維持自身的生存和代謝，會將更多的能量和物質用于EPS的合成。這是因為EPS可以作為一種能量儲存物質，在營養(yǎng)充足時合成并儲存起來，當環(huán)境中營養(yǎng)物質不足時，細菌可以利用EPS中的碳源和能源來維持生長和代謝。同時，EPS還能為細菌提供物理保護屏障，幫助細菌抵御外界不良環(huán)境的影響。例如，在高溫環(huán)境下，EPS可以包裹在細菌細胞表面，形成一層隔熱層，減少高溫對細菌細胞內部結構和生理功能的損害；在高鹽環(huán)境中，EPS可以調節(jié)細菌細胞內外的滲透壓，防止細胞因失水而受到損傷。此外，細菌的群體感應（QS）系統(tǒng)在EPS的產生中也起著關鍵作用。QS系統(tǒng)是一種細菌細胞間的通訊機制，通過分泌和感知信號分子（如?；呓z氨酸內酯等）來調控基因的表達。當細菌群體密度達到一定閾值時，信號分子的濃度也會相應升高，從而激活與EPS合成相關的基因表達，促進EPS的產生。這種機制使得細菌能夠根據(jù)周圍環(huán)境中細菌數(shù)量的變化，協(xié)調EPS的合成，以適應不同的生態(tài)環(huán)境。例如，在生物膜形成過程中，QS系統(tǒng)可以促使細菌大量合成EPS，將細菌細胞聚集在一起，形成復雜的生物膜結構，增強細菌對環(huán)境的適應能力和生存競爭力。海洋細菌產生的EPS具有復雜多樣的結構特征。從單糖組成來看，EPS通常由多種單糖聚合而成，常見的單糖包括葡萄糖、半乳糖、甘露糖、鼠李糖、巖藻糖等。不同的細菌種類產生的EPS單糖組成差異較大，甚至同一細菌在不同的生長條件下，其EPS的單糖組成也可能發(fā)生變化。例如，某些海洋弧菌產生的EPS中，葡萄糖和半乳糖的含量較高，而另一些細菌產生的EPS可能富含鼠李糖和巖藻糖。這些不同的單糖通過糖苷鍵連接在一起，形成了EPS的基本骨架。除了單糖組成外，EPS還含有多種官能團，如羧基、羥基、氨基、硫酸基等。這些官能團賦予了EPS獨特的化學性質和生物學功能。羧基的存在使EPS具有一定的酸性，能夠與金屬離子發(fā)生絡合反應，影響金屬離子在海洋環(huán)境中的遷移和轉化。硫酸基的引入則可以增加EPS的親水性和穩(wěn)定性，同時還可能影響EPS與其他生物分子的相互作用。例如，一些含有硫酸基的EPS具有抗病毒、抗腫瘤等生物活性，在海洋生態(tài)系統(tǒng)的生物調控中發(fā)揮著重要作用。EPS的結構還包括一級結構和高級結構。一級結構主要指單糖的排列順序和糖苷鍵的類型，不同的排列順序和糖苷鍵類型決定了EPS的基本化學結構和性質。高級結構則包括二級結構（如螺旋結構）、三級結構（如球狀結構）和四級結構（如多聚體結構），這些高級結構的形成與EPS分子內和分子間的相互作用密切相關，如氫鍵、范德華力、靜電作用等。高級結構的差異會顯著影響EPS的物理性質和生物學功能。例如，具有緊密螺旋結構的EPS可能具有較強的機械強度和穩(wěn)定性，能夠更好地保護細菌細胞；而具有松散球狀結構的EPS可能更容易與其他物質相互作用，參與海洋中的物質循環(huán)和能量流動。2.2.2細菌多糖在海洋中的降解過程細菌多糖在海洋中的降解是一個復雜的微生物介導的過程，涉及多種微生物種類和一系列的酶促反應。海洋中參與細菌多糖降解的微生物種類繁多，主要包括細菌、真菌和古菌等。不同種類的微生物對細菌多糖的降解能力和偏好存在差異，它們通過協(xié)同作用，共同完成細菌多糖的降解過程。在細菌多糖降解的起始階段，多糖降解酶起著關鍵作用。這些酶能夠特異性地識別和切割細菌多糖的糖苷鍵，將多糖分解為較小的寡糖片段。例如，淀粉酶可以作用于淀粉類多糖，將其分解為麥芽糖、麥芽三糖等寡糖；纖維素酶則能夠降解纖維素多糖，產生纖維二糖等寡糖。不同的多糖降解酶具有不同的底物特異性和作用方式，它們的協(xié)同作用使得細菌多糖能夠被逐步降解。在海洋環(huán)境中，一些細菌能夠分泌胞外多糖降解酶，將細菌多糖在細胞外降解為寡糖。這些寡糖可以被細菌進一步攝取到細胞內，在細胞內的酶系統(tǒng)作用下，繼續(xù)降解為單糖。例如，假單胞菌屬的一些細菌能夠分泌多種多糖降解酶，有效地降解海洋中的細菌多糖。這些細菌首先將多糖降解酶分泌到細胞外，與細菌多糖接觸并將其分解為寡糖，然后通過細胞膜上的轉運蛋白將寡糖攝取到細胞內，利用細胞內的酶將寡糖進一步降解為單糖，最終進入細胞的代謝途徑，為細菌提供碳源和能源。除了細菌外，海洋中的真菌也在細菌多糖降解中發(fā)揮著重要作用。真菌通常具有豐富的酶系統(tǒng)，能夠產生多種多糖降解酶，對復雜結構的細菌多糖具有較強的降解能力。例如，曲霉屬和青霉屬的一些真菌能夠分泌纖維素酶、半纖維素酶等多種多糖降解酶，有效地降解海洋中的木質纖維素類多糖。真菌在降解細菌多糖時，通常會通過菌絲體與多糖底物緊密結合，分泌的多糖降解酶在菌絲體表面或周圍環(huán)境中發(fā)揮作用，將多糖逐步降解為小分子物質，然后被真菌吸收利用。古菌在海洋細菌多糖降解中也不容忽視。雖然古菌在海洋微生物群落中的相對豐度較低，但它們具有獨特的代謝途徑和酶系統(tǒng)，能夠在一些極端環(huán)境下參與細菌多糖的降解。例如，在深海熱液區(qū)等高溫、高壓、高鹽的極端環(huán)境中，一些古菌能夠利用細菌多糖作為碳源和能源，通過其特殊的酶系統(tǒng)將多糖降解為小分子物質。這些古菌的存在豐富了海洋細菌多糖降解的微生物群落結構，拓展了細菌多糖在海洋中的降解途徑。細菌多糖的降解過程還受到多種環(huán)境因素的影響，如溫度、鹽度、溶解氧、營養(yǎng)物質濃度等。溫度是影響細菌多糖降解速率的重要因素之一，適宜的溫度可以促進微生物的生長和代謝，提高多糖降解酶的活性，從而加快細菌多糖的降解。在一定溫度范圍內，溫度升高，細菌多糖的降解速率通常會增加。然而，當溫度過高或過低時，微生物的生長和酶的活性會受到抑制，導致細菌多糖的降解速率下降。鹽度對細菌多糖降解的影響也較為顯著，不同的微生物對鹽度的適應范圍不同，過高或過低的鹽度都可能影響微生物的生長和代謝，進而影響細菌多糖的降解。例如，一些海洋細菌在低鹽度環(huán)境下，其多糖降解酶的活性會受到抑制，導致細菌多糖的降解能力下降。溶解氧也是影響細菌多糖降解的關鍵因素，好氧微生物在有氧條件下能夠更有效地降解細菌多糖，而厭氧微生物則在無氧條件下發(fā)揮作用。在海洋環(huán)境中，不同區(qū)域的溶解氧含量存在差異，這會導致細菌多糖在不同區(qū)域的降解過程和速率有所不同。營養(yǎng)物質濃度，特別是氮源和磷源的濃度，也會影響微生物對細菌多糖的降解。當?shù)椿蛄自床蛔銜r，微生物可能會優(yōu)先利用細菌多糖中的碳源來維持生長和代謝，從而加快細菌多糖的降解；相反，當營養(yǎng)物質充足時，微生物對細菌多糖的降解可能會相對減緩。2.2.3細菌多糖對海洋溶解有機碳庫的貢獻途徑細菌多糖作為海洋溶解有機質的重要組成部分，對海洋溶解有機碳庫有著多方面的貢獻途徑，在海洋碳循環(huán)中扮演著關鍵角色。細菌多糖為海洋微生物提供了豐富的碳源。海洋中的微生物種類繁多，它們的生長和代謝離不開碳源的供應。細菌多糖由于其豐富的含量和相對較高的生物可利用性，成為海洋微生物重要的碳源之一。當細菌多糖進入海洋環(huán)境后，能夠被具有相應多糖降解酶的微生物迅速識別和利用。這些微生物通過分泌多糖降解酶，將細菌多糖逐步分解為小分子的糖類，如葡萄糖、半乳糖等，然后這些小分子糖類被微生物攝取到細胞內，進入細胞的代謝途徑，參與能量的產生和物質的合成。例如，海洋中的異養(yǎng)細菌在生長過程中，會利用細菌多糖作為碳源進行呼吸作用，將多糖中的碳氧化為二氧化碳，同時釋放出能量，用于維持自身的生命活動。據(jù)研究，在某些海域，細菌多糖對海洋微生物碳源供應的貢獻率可達30%以上，這充分說明了細菌多糖在滿足海洋微生物碳需求方面的重要性。細菌多糖在一定條件下可以轉化為惰性有機碳，從而對海洋溶解有機碳庫的長期儲存產生貢獻。惰性有機碳是指那些在海洋中周轉緩慢、難以被微生物降解的有機碳，其在海洋中的儲存時間可達數(shù)百年甚至數(shù)千年。細菌多糖的結構復雜性和化學穩(wěn)定性決定了其部分組分具有轉化為惰性有機碳的潛力。一些細菌多糖含有特殊的化學鍵和官能團，如高度分支的結構、硫酸基等，這些結構特征使得它們在海洋環(huán)境中難以被微生物直接降解。隨著時間的推移，這些細菌多糖會經歷一系列的物理、化學和生物過程，如聚合、交聯(lián)、吸附等，逐漸轉化為結構更為復雜、穩(wěn)定性更高的惰性有機碳。研究表明，通過這些過程，細菌多糖可以在海洋中長時間儲存，從而增加海洋溶解有機碳庫的穩(wěn)定性和容量。例如，在深海沉積物中，發(fā)現(xiàn)了大量由細菌多糖轉化而來的惰性有機碳，這些惰性有機碳對深海碳庫的穩(wěn)定起到了重要作用。細菌多糖還可以通過影響海洋微生物的代謝活動，間接對海洋溶解有機碳庫產生影響。細菌多糖不僅是微生物的碳源，還可以作為信號分子，調節(jié)微生物的生理功能和代謝途徑。當海洋微生物感知到周圍環(huán)境中存在細菌多糖時，會啟動一系列的基因表達和代謝調控機制。細菌多糖可以誘導微生物合成特定的酶和蛋白質，以適應多糖的利用。這種代謝調控作用會影響微生物對其他溶解有機碳的攝取和代謝。一些微生物在利用細菌多糖的過程中，會改變其對其他有機碳底物的親和力和代謝速率，從而影響整個海洋溶解有機碳庫的組成和循環(huán)。此外，細菌多糖還可以影響微生物之間的相互作用和群落結構。不同的微生物對細菌多糖的利用能力和偏好不同，因此細菌多糖的存在會導致微生物群落結構的變化。這種群落結構的改變會進一步影響微生物對海洋溶解有機碳的代謝和轉化過程，從而間接影響海洋溶解有機碳庫的動態(tài)變化。例如，在一個海洋微生物群落中，如果某種能夠高效利用細菌多糖的細菌數(shù)量增加，可能會導致其他微生物的生長受到抑制，進而改變整個群落對溶解有機碳的代謝模式。2.3南海海洋環(huán)境特征與研究現(xiàn)狀南海位于亞洲大陸東南部的太平洋西側，是西太平洋最大的邊緣海，北接中國廣東、廣西、福建等省，東臨菲律賓，南接印度尼西亞、馬來西亞和文萊，西接越南、泰國和柬埔寨，其海域面積廣闊，約為350萬平方公里，擁有漫長的海岸線，總長約為34500公里，專屬經濟區(qū)面積約為200萬平方公里。南海地處低緯度地區(qū)，屬于熱帶季風氣候，終年高溫，雨量充沛，這種氣候條件為海洋生物的生長和繁衍提供了適宜的環(huán)境，使得南海擁有豐富的生物多樣性，是全球重要的海洋生物基因庫。同時，南海海域蘊藏著豐富的石油、天然氣、漁業(yè)、礦產等資源，在經濟和戰(zhàn)略上具有重要意義。南海的水文條件復雜多樣，其海水溫度較高，年平均水溫在25℃以上，有利于海洋生物的新陳代謝和化學反應的進行。鹽度方面，南海平均鹽度為34.5‰，高于全球海洋平均鹽度，這主要是由于南海降水量與蒸發(fā)量的差異以及水團交換等因素導致的。南海的海流受季風影響顯著，存在明顯的季節(jié)變化。在冬季，東北季風盛行，海流呈逆時針方向流動；夏季，西南季風占主導，海流轉為順時針方向流動。這種季節(jié)性的海流變化對南海的物質輸運和能量交換產生了重要影響，例如將不同海域的營養(yǎng)物質、溶解有機質和海洋生物等進行輸送和擴散。南海的潮汐類型多樣，以半日潮為主，潮差較小，潮汐的漲落對近岸海域的水動力條件和物質分布有著重要的調節(jié)作用。南海的生物群落豐富且獨特，包含了從浮游生物到大型海洋哺乳動物等多個營養(yǎng)級的生物。浮游植物作為海洋生態(tài)系統(tǒng)的初級生產者，在南海中種類繁多，數(shù)量巨大，它們通過光合作用將太陽能轉化為化學能，為整個生態(tài)系統(tǒng)提供能量基礎。浮游動物以浮游植物為食，同時也是許多魚類和其他海洋生物的重要食物來源，在海洋食物鏈中起著承上啟下的關鍵作用。南海的魚類資源豐富，是世界上重要的漁場之一，不同種類的魚類在不同的水層和海域分布，形成了復雜的生態(tài)結構。此外，南海還擁有珊瑚礁、紅樹林等特殊的生態(tài)系統(tǒng)，這些生態(tài)系統(tǒng)不僅為眾多海洋生物提供了棲息和繁殖的場所，還對維持海洋生態(tài)平衡、保護海岸線等方面發(fā)揮著重要作用。在溶解有機質研究方面，南海作為一個獨特的海洋生態(tài)系統(tǒng)，其DOM的研究受到了廣泛關注。已有研究表明，南海DOM的來源包括陸源輸入、海洋生物活動以及大氣沉降等。陸源輸入主要通過河流將陸地的有機質帶入南海，例如珠江等河流攜帶大量的陸源DOM進入南海北部海域。海洋生物活動，如浮游植物的光合作用、海洋生物的代謝和死亡分解等，也是南海DOM的重要來源。研究人員運用多種分析技術對南海DOM的組成和結構進行了研究。通過傅里葉變換離子回旋共振質譜（FT-ICR-MS）分析，發(fā)現(xiàn)南海DOM中包含多種有機化合物，如脂肪族化合物、芳香族化合物、碳水化合物、蛋白質等。利用核磁共振（NMR）技術，進一步揭示了DOM中官能團的種類和連接方式。在DOM的分布特征方面，研究發(fā)現(xiàn)南海DOM的濃度和組成在空間上存在明顯的差異。近岸海域由于受到陸源輸入和較強的生物活動影響，DOM濃度相對較高，且陸源DOM的比例較大；而遠海海域DOM濃度較低，海洋源DOM占主導。在垂直方向上，表層海水DOM濃度較高，隨著深度的增加，DOM濃度逐漸降低，且難降解DOM的比例逐漸增加。在海洋碳循環(huán)研究方面，南海作為全球海洋碳循環(huán)的重要組成部分，其碳循環(huán)過程受到多種因素的影響。南海的海洋生物通過光合作用吸收二氧化碳，將其轉化為有機碳，部分有機碳通過食物鏈傳遞和呼吸作用重新釋放回海洋和大氣中，而另一部分則被埋藏在海底沉積物中。研究表明，南海的碳埋藏通量在不同海域存在差異，這與海洋生物生產力、水動力條件、沉積物類型等因素密切相關。此外，南海的海流和水團運動對碳的輸運和分布也有著重要作用。例如，南海的上升流區(qū)域將深層富含營養(yǎng)物質和碳的海水帶到表層，促進了海洋生物的生長和碳的固定；而海流的流動則將溶解有機碳和顆粒有機碳輸送到不同的海域，影響著碳的循環(huán)和儲存。然而，目前關于南海海洋碳循環(huán)的研究仍存在一些不足，如對一些關鍵過程的認識還不夠深入，對碳循環(huán)的定量評估還存在較大的不確定性。特別是在細菌多糖對海洋溶解有機碳庫的貢獻方面，相關研究還相對較少，需要進一步加強研究，以更全面地了解南海海洋碳循環(huán)的機制和過程。三、南海天然溶解有機質的解析3.1材料與方法3.1.1航次與樣品采集本研究主要依托多個南?？茖W考察航次開展樣品采集工作。這些航次分別在不同季節(jié)進行，以全面涵蓋南海復雜多變的海洋環(huán)境特征。在航次設計上，充分考慮了南海的地理特點和海洋學特征，設置了一系列具有代表性的采樣站位，包括近岸、遠海以及不同深度的海域，旨在獲取不同環(huán)境條件下的海水和沉積物樣品，為后續(xù)研究提供豐富的數(shù)據(jù)基礎。海水樣品采集使用的是高精度的Niskin采水器，該采水器具有良好的密封性和準確性，能夠在不同深度精確采集海水樣本，有效避免了樣品的污染和交叉污染。根據(jù)研究需要，分別在表層（0-5米）、次表層（5-50米）、中層（50-1000米）和深層（大于1000米）等不同水層進行采樣。在采樣過程中，嚴格控制采水器的下放和提升速度，確保采集到的海水樣品能夠真實反映該水層的海洋環(huán)境特征。每個水層采集多個平行樣品，以提高數(shù)據(jù)的可靠性和準確性。采集后的海水樣品立即進行現(xiàn)場預處理，首先通過0.22μm的濾膜進行過濾，以去除海水中的顆粒物質和微生物，得到溶解有機質樣品。然后將過濾后的樣品分裝到經嚴格清洗和高溫烘烤處理的棕色玻璃瓶中，確保容器對樣品無吸附和污染作用。為防止微生物在樣品中生長繁殖，影響樣品的化學組成和性質，向樣品中加入適量的硫酸，將樣品的pH值調節(jié)至2左右，以抑制微生物的活性。處理后的樣品迅速放入低溫冷藏箱中保存，溫度控制在4℃以下，在最短時間內運回實驗室進行后續(xù)分析測試。沉積物樣品采集則采用抓斗式采泥器和重力柱狀采樣器相結合的方式。抓斗式采泥器用于采集表層沉積物樣品，能夠獲取較大面積的沉積物，以代表采樣點的表層沉積物特征。在使用抓斗式采泥器時，先將其與絞車的鋼絲繩牢固連接，檢查連接的可靠性后，測量采樣點的水深。然后慢速開動絞車，將采泥器緩緩放入水中，待其穩(wěn)定后，常速下放至離海底3-5米處，再全速降至海底，此時適當放長鋼絲繩，以適應浪大流急的情況。采集完成后，慢速提升采泥器，離底后快速提至水面，再行慢速，當采泥器高過船舷時，停車并將其輕輕降至接樣板上。打開采泥器上部耳蓋，輕輕傾斜采泥器，使上部積水緩緩流出，觀察樣品的完整性和代表性，若因采泥器在提升過程中受海水沖刷，致使樣品流失過多或因沉積物太軟、采泥器下降過猛，沉積物從耳蓋中冒出，均應重新采樣。重力柱狀采樣器用于采集垂直斷面的沉積物樣品，以獲取不同深度的沉積物信息，研究沉積物中溶解有機質的垂直分布特征。在使用重力柱狀采樣器前，先檢查各部件是否安全牢固，然后進行表層采樣，了解沉積物性質，若為砂礫沉積物，則不宜進行重力取樣。確定進行重力采樣后，慢速開動絞車，將采樣器慢慢放入水中，待取樣管在水中穩(wěn)定后，常速下至離海底3-5米處，再全速降至海底，立即停車。慢速提升采樣器，離底后快速提至水面，再行慢速。停車后，用鐵勾勾住管身，轉入舷內，平臥于甲板上。小心將取樣管上部積水倒出，丈量取樣管打入深度，再用通條將樣柱緩緩擠出，順序放在接樣板上進行處理和描述。若樣柱長度不足或樣管斜插入海底均應重采。采集到的沉積物樣品，將表層0-2厘米的沉積物用于分析表層沉積物中的溶解有機質，對于柱狀樣品，根據(jù)研究需要按一定間隔進行分段，一般每隔2-5厘米為一段，分別裝入經嚴格清洗和滅菌處理的塑料離心管中。為防止樣品中溶解有機質的氧化和微生物的作用，在現(xiàn)場向樣品中加入適量的抗氧化劑和抑菌劑，然后將樣品放入低溫冷藏箱中保存，溫度控制在-20℃以下，運回實驗室后立即放入冷凍冰箱中保存，待后續(xù)分析。3.1.2樣品分析測試方法海水樣品中溶解有機碳（DOC）濃度的測定采用高溫燃燒氧化法。該方法的原理是將樣品在高溫（通常為720-780℃）和氧氣充足的條件下進行燃燒，使其中的有機碳完全氧化為二氧化碳。具體操作步驟如下：首先將預處理后的海水樣品準確量取一定體積（通常為1-5毫升）注入高溫燃燒爐的石英管中，同時通入高純氧氣作為氧化劑。在高溫作用下，樣品中的有機碳迅速氧化為二氧化碳，產生的二氧化碳氣體通過載氣（通常為高純氮氣）帶入非色散紅外檢測器（NDIR）中進行檢測。NDIR通過測量二氧化碳對特定波長紅外光的吸收強度，根據(jù)朗伯-比爾定律，計算出樣品中二氧化碳的含量，進而換算得到溶解有機碳的濃度。為確保測定結果的準確性和可靠性，在每次測定前，均使用已知濃度的標準有機碳溶液（如鄰苯二甲酸氫鉀溶液）進行校準，繪制標準曲線。同時，對每個樣品進行多次平行測定，一般平行測定次數(shù)不少于3次，取平均值作為最終結果，并計算測量結果的相對標準偏差（RSD），當RSD小于5%時，認為測定結果可靠。此外，定期對儀器進行維護和檢查，確保儀器的性能穩(wěn)定，如檢查燃燒爐的溫度準確性、氣體流量的穩(wěn)定性以及NDIR的靈敏度等。對于溶解有機質（DOM）組成與結構的分析，采用了多種先進的分析技術。固相萃?。⊿PE）技術用于DOM的富集和分離。選用合適的固相萃取柱，如PPL柱或C18柱，根據(jù)DOM的性質和研究目的進行選擇。在進行固相萃取前，先對海水樣品進行酸化處理，將pH值調節(jié)至2左右，以降低DOM的離子化程度，提高其在固相萃取柱上的吸附效率。然后將樣品以一定流速通過固相萃取柱，使DOM吸附在柱上，用適量的純水沖洗柱子，去除雜質和鹽分。最后用合適的洗脫劑（如甲醇或二氯甲烷與甲醇的混合溶液）將DOM洗脫下來，收集洗脫液，在氮氣吹干儀上低溫吹干，得到富集后的DOM樣品。傅里葉變換離子回旋共振質譜（FT-ICR-MS）用于分析DOM的分子組成。將富集后的DOM樣品溶解在適量的有機溶劑（如甲醇與水的混合溶液）中，配制成一定濃度的溶液，然后注入FT-ICR-MS儀器中。在儀器中，樣品分子被離子化后，進入強磁場中，離子在磁場中作回旋運動，其回旋頻率與離子的質荷比有關。通過測量離子的回旋頻率，可精確測定離子的質荷比，從而獲得DOM分子的精確質量數(shù)。結合相關的數(shù)據(jù)庫和軟件，對質譜數(shù)據(jù)進行分析，識別出DOM中的化合物類型和分子式，計算出分子的雙鍵當量（DBE）、碳數(shù)、氫數(shù)、氧數(shù)等參數(shù)，以了解DOM的分子組成特征。核磁共振（NMR）技術用于分析DOM的結構特征。將DOM樣品溶解在氘代溶劑（如氘代水或氘代甲醇）中，裝入核磁共振管中，放入NMR儀器中進行測試。常用的NMR技術有1H-NMR和13C-NMR。1H-NMR能夠檢測DOM中氫原子的化學環(huán)境，通過分析氫原子的信號峰位置、強度和耦合常數(shù)等信息，可以推斷DOM中含氫官能團的種類和數(shù)量，如甲基、亞甲基、羥基、氨基等。13C-NMR則主要用于檢測DOM中碳原子的化學環(huán)境，能夠提供關于碳骨架結構的信息，如脂肪族碳、芳香族碳和羰基碳等的相對含量。通過對NMR譜圖的解析，可以深入了解DOM的結構特征。此外，還利用紫外-可見光譜（UV-Vis）和熒光光譜（FS）等技術對DOM的光學性質進行分析。UV-Vis光譜通過測量DOM在紫外和可見光區(qū)域的吸收光譜，可獲得DOM中含有不飽和鍵和芳香族化合物的信息。不同結構的DOM在UV-Vis光譜上具有不同的吸收特征，通過與標準譜圖對比和分析，可以初步判斷DOM的組成和結構。FS技術則基于DOM中某些成分具有熒光特性，通過測量熒光強度、激發(fā)波長和發(fā)射波長等參數(shù)，獲取DOM的熒光指紋圖譜。結合平行因子分析（PARAFAC）等方法，對熒光圖譜進行解析，識別出不同的熒光組分，如類蛋白熒光組分和類腐殖質熒光組分等。這些熒光組分的存在和變化可以反映DOM的來源、組成和結構的信息。3.2結果與討論3.2.1南海溶解有機碳濃度分布特征通過對南海多個航次采集的海水樣品進行分析，獲得了南海不同海域、不同深度的溶解有機碳（DOC）濃度數(shù)據(jù)。結果顯示，南海DOC濃度在空間上呈現(xiàn)出明顯的分布差異。在水平方向上，近岸海域的DOC濃度普遍高于遠海海域。例如，在南海北部近岸海域，DOC濃度最高可達120μmol/L以上，而在南海中部和南部的遠海海域，DOC濃度大多在60-90μmol/L之間。這種分布差異主要是由于近岸海域受到陸源輸入的影響較大，河流攜帶大量的陸源溶解有機質進入海洋，增加了近岸海域的DOC濃度。以珠江為例，珠江每年向南海北部輸送大量的溶解有機碳，使得南海北部近岸海域的DOC濃度明顯升高。此外，近岸海域的海洋生物活動也較為活躍，海洋生物的新陳代謝、排泄和死亡分解等過程會產生大量的DOM，進一步提高了近岸海域的DOC濃度。在垂直方向上，南海DOC濃度呈現(xiàn)出隨深度增加而逐漸降低的趨勢。表層海水（0-5米）的DOC濃度相對較高，平均濃度約為90μmol/L，這主要是因為表層海水受到光合作用和生物活動的影響，浮游植物通過光合作用產生大量的DOM，同時海洋生物的活動也會釋放DOM。隨著深度的增加，DOC濃度逐漸降低，在中層水（50-1000米）中，DOC濃度平均約為70μmol/L，到了深層水（大于1000米），DOC濃度進一步降低，平均約為60μmol/L。這種垂直分布特征與海洋生物活動和DOM的降解過程密切相關。在深層海水中，光照強度減弱，光合作用受到抑制，浮游植物數(shù)量減少，DOM的產生量降低。同時，深層海水中的微生物對DOM的降解作用相對較弱，導致DOC的消耗減少，因此DOC濃度相對穩(wěn)定，但總體水平較低。南海DOC濃度的分布還受到多種因素的綜合影響。海洋環(huán)流是影響DOC分布的重要因素之一。南海的海流受季風影響顯著，在不同季節(jié)，海流的流向和強度會發(fā)生變化，從而影響DOC的輸運和分布。在夏季，西南季風盛行，海流呈順時針方向流動，將富含DOC的海水從近岸海域輸送到遠海海域，使得遠海海域的DOC濃度有所增加。在冬季，東北季風盛行，海流呈逆時針方向流動，DOC的分布也會隨之發(fā)生改變。上升流也是影響南海DOC分布的關鍵因素。上升流將深層富含營養(yǎng)物質和DOC的海水帶到表層，促進了海洋生物的生長和繁殖，同時也改變了DOC的分布和組成。在南海的一些上升流區(qū)域，如呂宋海峽附近，由于上升流的作用，表層海水的DOC濃度相對較高。此外，海洋生物活動、陸源輸入、大氣沉降等因素也會對南海DOC濃度的分布產生影響。海洋生物的新陳代謝、排泄和死亡分解等過程會產生DOM，而陸源輸入和大氣沉降則會將陸地上的DOM帶入海洋，這些因素共同作用，導致了南海DOC濃度在空間上的復雜分布特征。3.2.2南海天然溶解有機質的組成與結構解析利用傅里葉變換離子回旋共振質譜（FT-ICR-MS）、核磁共振（NMR）等先進技術，對南海不同海域、不同深度的天然溶解有機質（DOM）進行了全面的分子組成和結構分析，揭示了其獨特的組成與結構特征。FT-ICR-MS分析結果表明，南海DOM中包含了豐富多樣的有機化合物。從化合物類別來看，主要包括脂肪族化合物、芳香族化合物、碳水化合物、蛋白質類化合物以及含氮、含硫化合物等。其中，脂肪族化合物在南海DOM中占有較大比例，這些化合物通常具有直鏈或支鏈結構，碳鏈長度和飽和度各不相同。通過對FT-ICR-MS數(shù)據(jù)的進一步分析，計算出了DOM分子的雙鍵當量（DBE），結果顯示脂肪族化合物的DBE值相對較低，表明其分子結構中不飽和鍵的含量較少，以飽和的碳-碳單鍵為主。芳香族化合物也是南海DOM的重要組成部分，它們具有高度共軛的苯環(huán)結構，DBE值較高，反映了其分子結構的不飽和性和穩(wěn)定性。芳香族化合物的存在可能與陸源輸入和海洋生物的代謝活動有關，陸源DOM中通常含有較多的芳香族化合物，如木質素等，而海洋生物在代謝過程中也可能產生一些芳香族代謝產物。碳水化合物在南海DOM中也具有一定的含量，主要包括單糖、寡糖和多糖等。碳水化合物的分子結構中含有多個羥基，具有較強的親水性。在FT-ICR-MS譜圖中，可以識別出一些典型的碳水化合物的質譜峰，通過與標準譜圖對比和數(shù)據(jù)分析，可以確定其分子組成和結構特征。蛋白質類化合物在南海DOM中也被檢測到，它們由氨基酸通過肽鍵連接而成，具有復雜的結構和重要的生物學功能。含氮、含硫化合物在南海DOM中雖然相對含量較低，但它們在海洋生物地球化學循環(huán)中具有重要作用。含氮化合物如氨基酸、嘌呤、嘧啶等，是生物體內蛋白質、核酸等重要生物大分子的組成成分；含硫化合物如硫酸鹽、硫醇等，參與了海洋中的硫循環(huán)和氧化還原過程。核磁共振（NMR）技術為南海DOM的結構解析提供了更深入的信息。1H-NMR分析顯示，南海DOM中存在多種類型的氫原子，包括甲基、亞甲基、次甲基、芳香氫等。通過對1H-NMR譜圖中信號峰的位置、強度和耦合常數(shù)等信息的分析，可以推斷DOM中含氫官能團的種類和數(shù)量。在譜圖中，化學位移在0.8-1.5ppm處的信號峰通常對應于甲基和亞甲基的氫原子，表明DOM中存在大量的脂肪族結構。化學位移在6.5-8.5ppm處的信號峰則對應于芳香氫，說明DOM中含有一定量的芳香族化合物。13C-NMR分析則主要用于檢測DOM中碳原子的化學環(huán)境，能夠提供關于碳骨架結構的信息。通過13C-NMR譜圖，可以確定DOM中脂肪族碳、芳香族碳和羰基碳等的相對含量。在譜圖中，化學位移在0-60ppm處的信號峰主要對應于脂肪族碳，化學位移在100-160ppm處的信號峰對應于芳香族碳，而化學位移在160-220ppm處的信號峰則對應于羰基碳。這些結果進一步證實了FT-ICR-MS分析中關于DOM分子組成的結論，同時也為深入了解DOM的結構特征提供了有力支持。綜合FT-ICR-MS和NMR分析結果，可以看出南海天然溶解有機質具有復雜的組成和結構特征。不同類型的化合物相互交織，形成了一個復雜的有機混合物。這種復雜性不僅反映了南海獨特的海洋環(huán)境和生物地球化學過程，也對DOM在海洋中的循環(huán)和轉化過程產生了重要影響。3.2.3南海溶解有機質的來源分析為了確定南海溶解有機質（DOM）的來源，并量化各來源的貢獻比例，本研究運用了碳同位素分析、多元統(tǒng)計分析等多種方法。碳同位素分析是確定DOM來源的重要手段之一。通過測定DOM中碳同位素（δ13C）的組成，可以推斷其來源。陸源DOM通常具有相對較低的δ13C值，一般在-24‰至-30‰之間，這是因為陸地植物主要通過C3光合作用途徑固定二氧化碳，其碳同位素組成受到C3植物的影響。而海洋源DOM的δ13C值相對較高，一般在-18‰至-22‰之間，這是由于海洋浮游植物主要通過C4光合作用途徑或其他具有較高碳同位素分餾效應的光合作用途徑固定二氧化碳。對南海不同海域、不同深度的DOM樣品進行碳同位素分析后發(fā)現(xiàn)，南海近岸海域的DOM樣品中，δ13C值相對較低，部分樣品的δ13C值接近陸源DOM的范圍，表明近岸海域受到陸源輸入的影響較大。而在南海遠海海域，DOM樣品的δ13C值相對較高，更接近海洋源DOM的范圍，說明遠海海域的DOM主要來源于海洋生物活動。通過進一步的數(shù)據(jù)分析，估算出南海近岸海域陸源DOM的貢獻比例約為30%-50%，而在遠海海域，陸源DOM的貢獻比例則降至10%-20%。多元統(tǒng)計分析方法，如主成分分析（PCA）和聚類分析（CA），也被用于南海DOM來源的研究。PCA可以將多個變量轉化為少數(shù)幾個主成分，這些主成分能夠反映原始變量的主要信息。通過對南海DOM的化學組成數(shù)據(jù)（如FT-ICR-MS分析得到的化合物種類和相對含量等）進行PCA分析，發(fā)現(xiàn)第一主成分主要與陸源DOM相關，其載荷主要來自于芳香族化合物和一些含氮、含硫化合物，這些化合物在陸源DOM中較為豐富。第二主成分則主要與海洋源DOM相關，其載荷主要來自于脂肪族化合物和碳水化合物，這些化合物是海洋生物活動的常見產物。CA則可以將相似的樣品聚為一類，通過對南海DOM樣品進行CA分析，將樣品分為陸源影響型、海洋源影響型和混合型三類。陸源影響型樣品主要分布在近岸海域，海洋源影響型樣品主要分布在遠海海域，而混合型樣品則分布在近岸和遠海之間的過渡區(qū)域。通過對各類樣品的比例分析，進一步驗證了碳同位素分析的結果，即近岸海域陸源DOM的貢獻較大，遠海海域海洋源DOM占主導。除了陸源輸入和海洋生物活動外，大氣沉降也是南海DOM的一個潛在來源。大氣中的有機物質可以通過降雨、塵埃等形式沉降到海洋中，成為海洋DOM的一部分。為了評估大氣沉降對南海DOM的貢獻，本研究采集了南海海域的大氣降水和大氣顆粒物樣品，對其中的DOM進行分析。結果發(fā)現(xiàn)，大氣降水中的DOM含量相對較低，但其化學組成與南海海水中的DOM存在一定的相似性。通過對大氣沉降通量的估算和與南海DOM總量的對比，初步認為大氣沉降對南海DOM的貢獻相對較小，約為5%-10%。然而，大氣沉降中可能含有一些特殊的有機化合物，如多環(huán)芳烴等，這些化合物具有較強的生物活性和環(huán)境影響，因此大氣沉降對南海DOM的質量和生態(tài)效應的影響仍值得進一步研究。綜上所述，南海溶解有機質的來源主要包括陸源輸入、海洋生物活動和大氣沉降。陸源輸入在近岸海域的貢獻較大，而海洋生物活動在遠海海域占主導。大氣沉降雖然對南海DOM總量的貢獻相對較小，但其中的特殊有機化合物可能對海洋生態(tài)系統(tǒng)產生重要影響。通過碳同位素分析和多元統(tǒng)計分析等方法，初步量化了各來源的貢獻比例，為深入理解南海DOM的來源和循環(huán)過程提供了重要依據(jù)。3.2.4南海溶解有機質的生物可利用性評估通過生物培養(yǎng)實驗和降解指數(shù)分析，對南海溶解有機質（DOM）的生物可利用性進行了全面評估，并深入探討了影響生物可利用性的因素。生物培養(yǎng)實驗是評估DOM生物可利用性的常用方法之一。本研究從南海不同海域采集海水樣品，經過0.22μm濾膜過濾去除顆粒物質和微生物后，將其作為培養(yǎng)液，接種一定量的海洋微生物，在適宜的溫度、光照和營養(yǎng)條件下進行培養(yǎng)。在培養(yǎng)過程中，定期測定培養(yǎng)液中DOM的濃度、微生物的生長量以及相關代謝產物的濃度。結果顯示，在培養(yǎng)初期，微生物生長迅速，DOM濃度快速下降，表明微生物能夠有效地利用DOM作為碳源和能源。隨著培養(yǎng)時間的延長，微生物生長逐漸進入穩(wěn)定期，DOM濃度的下降速度也逐漸減緩。通過對培養(yǎng)過程中DOM濃度變化的分析，計算出了DOM的降解速率和降解百分比，以此來評估DOM的生物可利用性。在南海表層海水樣品的培養(yǎng)實驗中，經過7天的培養(yǎng)，DOM的降解百分比可達30%-50%，表明南海表層海水中的DOM具有較高的生物可利用性。而在深層海水樣品的培養(yǎng)實驗中，DOM的降解百分比相對較低，僅為10%-20%，說明深層海水中的DOM生物可利用性較差。為了進一步評估DOM的生物可利用性，本研究引入了降解指數(shù)（DI）的概念。降解指數(shù)是根據(jù)DOM的化學組成和結構特征計算得到的一個參數(shù)，它能夠反映DOM被微生物降解的難易程度。降解指數(shù)的計算通常基于DOM中不同化合物的相對含量以及它們的生物可降解性。例如，一些易降解的化合物，如糖類、氨基酸等，在降解指數(shù)的計算中賦予較高的權重，而難降解的化合物，如腐殖質等，則賦予較低的權重。通過對南海DOM的FT-ICR-MS和NMR分析數(shù)據(jù)進行處理，計算出了不同樣品的降解指數(shù)。結果表明，南海近岸海域DOM的降解指數(shù)相對較高，說明近岸海域的DOM更容易被微生物降解，生物可利用性較強。而在遠海海域，DOM的降解指數(shù)相對較低，生物可利用性較差。在垂直方向上，表層海水DOM的降解指數(shù)高于深層海水，這與生物培養(yǎng)實驗的結果一致，進一步證明了表層海水DOM的生物可利用性更高。南海DOM的生物可利用性受到多種因素的影響。從DOM的化學組成和結構來看，易降解的化合物（如糖類、氨基酸等）含量較高的DOM，其生物可利用性通常較強。而含有較多難降解化合物（如腐殖質、芳香族化合物等）的DOM，生物可利用性則較差。在南海DOM中，近岸海域由于受到陸源輸入的影響，含有較多的芳香族化合物和腐殖質，這些化合物的結構復雜，微生物難以分解，導致近岸海域DOM的生物可利用性相對較低。相比之下，遠海海域的DOM主要來源于海洋生物活動，含有較多的易降解的糖類和氨基酸等化合物，生物可利用性較高。微生物群落結構也是影響DOM生物可利用性的重要因素。不同種類的微生物對DOM的利用能力和偏好存在差異，它們通過分泌不同的酶來降解DOM中的不同成分。在南海不同海域，微生物群落結構存在明顯的差異，這可能導致DOM的生物可利用性不同。近岸海域由于環(huán)境條件較為復雜，微生物群落結構相對豐富多樣，其中可能包含一些能夠高效降解陸源DOM的微生物種類。而遠海海域的微生物群落結構相對簡單，對海洋源DOM的利用能力較強。通過對南海不同海域微生物群落結構的分析，發(fā)現(xiàn)一些與DOM降解相關的微生物類群，如變形菌門、擬桿菌門等，在不同海域的相對豐度存在差異，這些差異可能與DOM的生物可利用性密切相關。此外，環(huán)境因素，如溫度、鹽度、溶解氧、營養(yǎng)物質濃度等，也會對南海DOM的生物可利用性產生影響。適宜的溫度和鹽度可以促進微生物的生長和代謝，提高DOM的生物可利用性。溶解氧是好氧微生物降解DOM的必要條件，在溶解氧充足的環(huán)境中，微生物能夠更有效地利用DOM。營養(yǎng)物質濃度，特別是氮源和磷源的濃度，也會影響微生物對DOM的利用。當?shù)椿蛄自床蛔銜r，微生物可能會優(yōu)先利用DOM中的碳源來維持生長和代謝，從而提高DOM的生物可利用性；相反，當營養(yǎng)物質充足時，微生物對DOM的利用可能會相對減緩。3.3本章小結通過對南海多個航次采集的海水和沉積物樣品進行系統(tǒng)分析，本研究深入解析了南海天然溶解有機質（DOM）的組成、結構、來源和生物可利用性等關鍵特征。結果表明，南海溶解有機碳（DOC）濃度在空間上呈現(xiàn)明顯的分布差異，近岸海域受陸源輸入和生物活動影響，DOC濃度較高；垂直方向上，DOC濃度隨深度增加而降低。在組成與結構方面，南海DOM包含豐富多樣的有機化合物，如脂肪族化合物、芳香族化合物、碳水化合物、蛋白質類化合物以及含氮、含硫化合物等。通過FT-ICR-MS和NMR等技術的綜合分析，揭示了其分子組成和結構的復雜性。在來源分析中，運用碳同位素分析和多元統(tǒng)計分析等方法，確定南海DOM主要來源于陸源輸入、海洋生物活動和大氣沉降，且陸源輸入在近岸海域貢獻較大，海洋生物活動在遠海海域占主導。生物可利用性評估結果顯示，南海DOM的生物可利用性在不同海域和深度存在差異，表層海水DOM的生物可利用性高于深層海水，近岸海域DOM的生物可利用性受陸源輸入影響相對較低。本研究為深入理解南海海洋碳循環(huán)和生物地球化學過程提供了重要的數(shù)據(jù)支持和理論依據(jù)，有助于進一步揭示海洋碳循環(huán)的區(qū)域特征和人類活動對海洋碳循環(huán)的影響。四、細菌多糖對海洋溶解有機碳庫的貢獻研究4.1材料與方法4.1.1實驗菌株與培養(yǎng)條件本研究用于探究細菌多糖對海洋溶解有機碳庫貢獻的實驗菌株，均分離自南海不同海域的海水樣品。在分離過程中，采用了多種選擇性培養(yǎng)基，以富集不同類型的海洋細菌。將采集的海水樣品進行梯度稀釋后，涂布于含有不同碳源和氮源的培養(yǎng)基平板上，如以葡萄糖、蔗糖為碳源，以蛋白胨、酵母提取物為氮源。在25℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)3-7天，待平板上長出單菌落，根據(jù)菌落的形態(tài)、顏色、大小等特征進行初步篩選。然后，通過革蘭氏染色、生理生化特性測定等方法對篩選出的菌株進行進一步鑒定，確定其所屬的細菌種類。經過嚴格的篩選和鑒定，最終獲得了10株具有代表性的海洋細菌菌株，包括弧菌屬（Vibrio）、假單胞菌屬（Pseudomonas）、芽孢桿菌屬（Bacillus）等。這些菌株在南海海洋環(huán)境中廣泛存在，具有不同的代謝特性和多糖產生能力。為了優(yōu)化細菌的培養(yǎng)條件，以提高胞外多糖（EPS）的產量，本研究進行了一系列單因素實驗。首先，研究了不同碳源對細菌生長和EPS產生的影響。分別以葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、淀粉等為唯一碳源，配制培養(yǎng)基，將選定的細菌菌株接種于不同碳源的培養(yǎng)基中，在25℃、180r/min的條件下振蕩培養(yǎng)72h。定期測定培養(yǎng)液的OD600值，以監(jiān)測細菌的生長情況，同時采用苯酚-硫酸法測定培養(yǎng)液中EPS的含量。結果表明，不同細菌菌株對碳源的利用存在差異，多數(shù)菌株在以葡萄糖為碳源時，生長狀況良好，EPS產量也較高。接著，探究了不同氮源對細菌生長和EPS產生的影響。選用蛋白胨、酵母提取物、硝酸鉀、硫酸銨等作為氮源，配制培養(yǎng)基進行實驗。實驗條件與碳源實驗相同，結果顯示，蛋白胨和酵母提取物作為氮源時，有利于大多數(shù)細菌菌株的生長和EPS的產生。在優(yōu)化碳源和氮源的基礎上，還研究了溫度、pH值、鹽度等環(huán)境因素對細菌生長和EPS產生的影響。設置不同的溫度梯度（15℃、20℃、25℃、30℃、35℃）、pH值梯度（6.0、6.5、7.0、7.5、8.0）和鹽度梯度（15‰、20‰、25‰、30‰、35‰），將細菌菌株接種于相應條件的培養(yǎng)基中進行培養(yǎng)。結果發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)菌株在25℃、pH7.0-7.5、鹽度30‰的條件下，生長和EPS產生達到最佳狀態(tài)。通過以上實驗，確定了適合本研究中海洋細菌菌株生長和胞外多糖生產的優(yōu)化培養(yǎng)條件為：以葡萄糖為碳源，濃度為10g/L；以蛋白胨和酵母提取物為氮源，蛋白胨濃度為5g/L，酵母提取物濃度為3g/L；培養(yǎng)溫度為25℃，pH值為7.2，鹽度為30‰；在180r/min的條件下振蕩培養(yǎng)72h。在該培養(yǎng)條件下，各菌株的胞外多糖產量得到了顯著提高，為后續(xù)研究細菌多糖對海洋溶解有機碳庫的貢獻提供了充足的實驗材料。4.1.2細菌多糖的提取、純化與鑒定細菌胞外多糖的提取采用乙醇沉淀法。將在優(yōu)化培養(yǎng)條件下培養(yǎng)72h的細菌培養(yǎng)液，在4℃、10000r/min的條件下離心20min，去除菌體細胞，收集上清液。向上清液中加入3倍體積的無水乙醇，充分混合后，于4℃冰箱中靜置過夜，使多糖沉淀析出。然后在4℃、10000r/min的條件下離心15min，收集沉淀，將沉淀用適量的去離子水溶解，得到粗多糖溶液。為了去除粗多糖溶液中的蛋白質、色素等雜質，采用了多種純化方法。首先，使用Sevag法去除蛋白質。將粗多糖溶液與Sevag試劑（仿：正丁醇=4:1）按體積比1:5混合，劇烈振蕩20min，使蛋白質變性并轉移至仿層。然后在4℃、5000r/min的條件下離心10min，取上層水相，重復此操作3-5次，直至***仿層與水相之間無明顯的白色變性蛋白層為止。接著，采用活性炭吸附法去除色素。向經過Sevag法處理后的多糖溶液中加入0.5%-1%的活性炭，在50℃、100r/min的條件下攪拌吸附30min，然后在4℃、5000r/min的條件下離心10min，去除活性炭，得到初步純化的多糖溶液。進一步的純化采用凝膠柱層析法。選用SephadexG-100凝膠柱，用0.1mol/L的NaCl溶液平衡柱子。將初步純化的多糖溶液上樣到凝膠柱中，以0.1mol/L的NaCl溶液為洗脫劑，流速控制在0.5mL/min，收集洗脫液，每5mL收集一管。使用苯酚-硫酸法檢測各管洗脫液中的多糖含量，繪制洗脫曲線。根據(jù)洗脫曲線，收集多糖含量較高的洗脫液，合并后在4℃、10000r/min的條件下離心10min，去除不溶性雜質，然后將上清液裝入透析袋中，用去離子水透析48h，每4h更換一次透析液，以去除鹽分和小分子雜質。透析后的多糖溶液冷凍干燥，得到純化的細菌胞外多糖。為了鑒定多糖的純度和結構特征，采用了多種分析方法。首先，使用高效液相色譜（HPLC）法測定多糖的純度。選用合適的色譜柱（如TSK-GELG4000PWXL凝膠柱），以0.1mol/L的Na2SO4溶液為流動相，流速為0.5mL/min，柱溫為30℃，將純化的多糖樣品配制成適當濃度的溶液，進樣分析。根據(jù)色譜圖中峰的數(shù)量和峰形，判斷多糖的純度。若色譜圖中僅出現(xiàn)一個尖銳的單峰，則表明多糖純度較高。利用傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）分析多糖的結構特征。將純化的多糖樣品與KBr混合研磨，壓制成薄片，放入FT-IR光譜儀中進行掃描，掃描范圍為4000-400cm-1。在FT-IR光譜中，不同的官能團會在特定的波數(shù)處出現(xiàn)吸收峰。例如，3400-3200cm-1處的吸收峰通常對應于多糖分子中的O-H伸縮振動，表明多糖分子中含有羥基；2920-2850cm-1處的吸收峰對應于C-H伸縮振動，說明多糖分子中存在脂肪族結構；1650-1600cm-1