基于光譜法剖析藻類內(nèi)源性DOM特性及其對(duì)多環(huán)芳烴結(jié)合行為的影響一、引言1.1研究背景與意義藻類作為海洋生態(tài)系統(tǒng)中重要的初級(jí)生產(chǎn)者，在全球生物地球化學(xué)循環(huán)中扮演著關(guān)鍵角色。其在生長(zhǎng)、代謝及死亡分解過程中會(huì)向周圍環(huán)境釋放大量的溶解性有機(jī)物（DissolvedOrganicMatter，DOM），這些由藻類產(chǎn)生的DOM被稱為藻類內(nèi)源性DOM。DOM是水體中一類重要的有機(jī)物質(zhì)，參與了眾多的生物地球化學(xué)過程，對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和生態(tài)平衡有著深遠(yuǎn)影響。藻類內(nèi)源性DOM具有獨(dú)特的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)特征，包含了多種具有特殊功能的有機(jī)化合物，如多糖、蛋白質(zhì)、核酸、腐殖質(zhì)類物質(zhì)等，這些成分賦予了它一系列特殊的化學(xué)特性，如抗氧化性、與金屬離子的絡(luò)合能力、光吸收特性等，在海洋生態(tài)系統(tǒng)的代謝活動(dòng)及生態(tài)效應(yīng)中發(fā)揮著不可忽視的作用。通過對(duì)藻類內(nèi)源性DOM的深入研究，能夠幫助我們更好地理解海洋生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化與循環(huán)機(jī)制，洞悉微生物與環(huán)境之間的相互作用關(guān)系，從而為海洋生態(tài)系統(tǒng)的科學(xué)管理和保護(hù)提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。多環(huán)芳烴（PolycyclicAromaticHydrocarbons，PAHs）是一類廣泛存在于環(huán)境中的有機(jī)污染物，其分子由兩個(gè)或兩個(gè)以上苯環(huán)以線性、角狀或簇狀排列組成。PAHs主要來(lái)源于有機(jī)物的熱解和不完全燃燒過程，如化石燃料（煤、石油、天然氣）的燃燒、森林火災(zāi)、火山噴發(fā)以及工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)（如煉油、化工、焦化等）。在海洋環(huán)境中，多環(huán)芳烴的主要來(lái)源包括海上石油勘探和開采活動(dòng)中原油的泄漏、船舶排放、大氣沉降以及沿岸工業(yè)廢水和生活污水的排放等。由于多環(huán)芳烴具有較強(qiáng)的疏水性和穩(wěn)定性，進(jìn)入海洋環(huán)境后，大部分多環(huán)芳烴會(huì)吸附在懸浮顆粒物或沉積物上，也有一部分會(huì)溶解在海水中，形成結(jié)合態(tài)，與DOM形成絡(luò)合物。這種結(jié)合狀態(tài)使得多環(huán)芳烴在海洋環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化和歸宿變得更為復(fù)雜，同時(shí)也增加了其被生物攝取和積累的風(fēng)險(xiǎn)。許多PAHs具有致癌、致畸和致突變性，對(duì)海洋生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖和生存產(chǎn)生嚴(yán)重威脅，進(jìn)而通過食物鏈的傳遞對(duì)人類健康構(gòu)成潛在危害。例如，苯并[a]芘是一種典型的高毒性多環(huán)芳烴，已被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)（IARC）列為一類致癌物，它能夠誘導(dǎo)生物體產(chǎn)生DNA損傷、基因突變和細(xì)胞癌變等。藻類內(nèi)源性DOM與多環(huán)芳烴在海洋環(huán)境中廣泛共存，二者之間存在著復(fù)雜的相互作用。DOM可以通過與多環(huán)芳烴形成絡(luò)合物，改變多環(huán)芳烴的物理化學(xué)性質(zhì)和環(huán)境行為，影響其在海洋環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化、生物可利用性和毒性。研究表明，DOM對(duì)多環(huán)芳烴的增溶作用能夠提高多環(huán)芳烴在水中的溶解度，增加其在環(huán)境中的遷移能力；而DOM與多環(huán)芳烴的結(jié)合則可能降低多環(huán)芳烴的生物可利用性，影響其被生物攝取和代謝的過程。此外，藻類內(nèi)源性DOM的組成和結(jié)構(gòu)特征也會(huì)對(duì)其與多環(huán)芳烴的結(jié)合行為產(chǎn)生顯著影響，不同來(lái)源和性質(zhì)的DOM與多環(huán)芳烴的結(jié)合能力和方式存在差異。因此，深入研究藻類內(nèi)源性DOM與多環(huán)芳烴的結(jié)合行為及其影響因素，對(duì)于準(zhǔn)確評(píng)估多環(huán)芳烴在海洋環(huán)境中的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、揭示其生態(tài)毒理效應(yīng)具有重要意義，也能夠?yàn)楹Ｑ蟓h(huán)境污染的控制和修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。本研究旨在利用光譜法研究藻類內(nèi)源性DOM的特性，并深入探究其對(duì)多環(huán)芳烴結(jié)合行為的影響。光譜技術(shù)具有快速、靈敏、無(wú)損等優(yōu)點(diǎn)，能夠提供DOM的結(jié)構(gòu)、組成和官能團(tuán)等信息，為研究DOM與多環(huán)芳烴的相互作用提供有力手段。通過本研究，期望能夠深入了解藻類內(nèi)源性DOM的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理特性，揭示其在海洋環(huán)境中的作用機(jī)制和生態(tài)效應(yīng)；明確藻類內(nèi)源性DOM與多環(huán)芳烴的結(jié)合特性，為海洋環(huán)境中多環(huán)芳烴的去除和降解提供理論和技術(shù)依據(jù)；同時(shí)，在研究過程中應(yīng)用光譜法和其他表征方法，也將為水質(zhì)監(jiān)測(cè)和生態(tài)環(huán)境研究提供有效的技術(shù)手段，對(duì)于深入了解海洋環(huán)境中的多環(huán)芳烴污染治理具有重要的意義，為海洋生態(tài)環(huán)境的保護(hù)與修復(fù)提供數(shù)據(jù)支持。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在藻類內(nèi)源性DOM特性研究方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已取得了一定成果。國(guó)外研究起步較早，如Kellerman等通過對(duì)不同海域藻類的研究，發(fā)現(xiàn)藻類內(nèi)源性DOM中蛋白質(zhì)類物質(zhì)的含量與藻類的生長(zhǎng)階段密切相關(guān)，在指數(shù)生長(zhǎng)期，蛋白質(zhì)類DOM的釋放量顯著增加。Coward等利用核磁共振技術(shù)（NMR）分析藻類內(nèi)源性DOM的結(jié)構(gòu)，揭示了其含有豐富的脂肪族和芳香族結(jié)構(gòu)單元。國(guó)內(nèi)學(xué)者也在該領(lǐng)域展開了深入研究，韓子怡等在太湖藻華高發(fā)區(qū)的研究中，結(jié)合吸收光譜與三維熒光－平行因子分析法，發(fā)現(xiàn)藻類內(nèi)源性DOM包含2種類蛋白質(zhì)組分（類色氨酸、微生物源類酪氨酸）和2種類腐殖質(zhì)（微生物源類腐殖質(zhì)、陸源類腐殖質(zhì)），且其組成和結(jié)構(gòu)受外源輸入和藻類生長(zhǎng)的共同影響。在藻類內(nèi)源性DOM與多環(huán)芳烴結(jié)合行為的研究上，國(guó)外研究表明，DOM對(duì)多環(huán)芳烴具有明顯的增溶作用，能夠提高多環(huán)芳烴在水中的溶解度，如Gauthier等通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，DOM與多環(huán)芳烴形成的絡(luò)合物可使多環(huán)芳烴在水中的溶解度提高數(shù)倍至數(shù)十倍。而國(guó)內(nèi)研究則更側(cè)重于探討結(jié)合行為的影響因素，如pH值、離子強(qiáng)度等對(duì)二者結(jié)合的影響。例如，有研究發(fā)現(xiàn)，隨著pH值的升高，藻類內(nèi)源性DOM與多環(huán)芳烴的結(jié)合能力增強(qiáng)，這可能是由于pH值影響了DOM表面的電荷分布和官能團(tuán)的解離程度。盡管目前在藻類內(nèi)源性DOM特性及與多環(huán)芳烴結(jié)合行為方面取得了不少成果，但仍存在一些不足和空白。一方面，對(duì)于藻類內(nèi)源性DOM的組成和結(jié)構(gòu)在不同環(huán)境條件下的動(dòng)態(tài)變化研究還不夠深入，缺乏長(zhǎng)期、系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和分析。不同藻類種類產(chǎn)生的內(nèi)源性DOM特性差異以及這些差異對(duì)與多環(huán)芳烴結(jié)合行為的影響也有待進(jìn)一步明確。另一方面，在結(jié)合行為研究中，對(duì)于結(jié)合位點(diǎn)和結(jié)合作用力的本質(zhì)，尚未形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，多數(shù)研究?jī)H停留在宏觀的結(jié)合常數(shù)測(cè)定和影響因素分析層面。此外，現(xiàn)有的研究主要集中在實(shí)驗(yàn)室模擬條件下，對(duì)于實(shí)際海洋環(huán)境中藻類內(nèi)源性DOM與多環(huán)芳烴的結(jié)合行為及其生態(tài)效應(yīng)的研究相對(duì)較少，難以準(zhǔn)確評(píng)估多環(huán)芳烴在復(fù)雜海洋環(huán)境中的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和歸宿。1.3研究?jī)?nèi)容與方法本研究主要從以下幾個(gè)方面展開：首先，研究藻類內(nèi)源性DOM的提取與分離。選取海洋中常見的綠藻、硅藻、藍(lán)藻等多種藻類作為研究對(duì)象，在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行純種培養(yǎng)。藻類培養(yǎng)采用f/2培養(yǎng)基，在光照培養(yǎng)箱中控制光照強(qiáng)度為100-150μmolphotons/(m2?s)，溫度為20-25℃，光暗周期為12h:12h，培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期后期。使用高速離心機(jī)以8000-10000r/min的轉(zhuǎn)速離心15-20min，分離藻類細(xì)胞和培養(yǎng)液，再通過0.45μm的微孔濾膜過濾去除殘留的細(xì)胞碎片和雜質(zhì)，得到藻類內(nèi)源性DOM溶液。采用超濾法，利用不同截留分子量（如10kDa、3kDa等）的超濾膜對(duì)DOM溶液進(jìn)行分級(jí)分離，得到不同分子量區(qū)間的DOM組分，以便后續(xù)對(duì)不同分子量DOM的特性進(jìn)行研究。其次，研究藻類內(nèi)源性DOM的特性分析。利用紫外-可見分光光度計(jì)，在190-800nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)掃描DOM溶液，分析其吸收光譜特征。通過計(jì)算254nm處的吸光值（UV???）來(lái)表征DOM的濃度和芳香性，同時(shí)計(jì)算SUVA???（UV???與DOC濃度的比值），以評(píng)估DOM的芳香化程度和腐殖化程度。采用三維熒光光譜儀，在激發(fā)波長(zhǎng)（Ex）為200-450nm，發(fā)射波長(zhǎng)（Em）為250-550nm的范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，獲得DOM的三維熒光光譜。運(yùn)用平行因子分析（PARAFAC）對(duì)三維熒光光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，確定DOM中熒光組分的種類、含量和分布情況，從而了解DOM的組成結(jié)構(gòu)特征。使用傅里葉變換紅外光譜儀，將DOM樣品與KBr混合壓片后進(jìn)行測(cè)試，在400-4000cm?1波數(shù)范圍內(nèi)掃描，分析DOM分子中存在的化學(xué)鍵和官能團(tuán)，如羥基（-OH）、羰基（C=O）、羧基（-COOH）、芳香環(huán)等，進(jìn)一步揭示DOM的化學(xué)結(jié)構(gòu)特性。再次，研究藻類內(nèi)源性DOM與多環(huán)芳烴的結(jié)合行為。選取萘、菲、芘等典型的多環(huán)芳烴作為研究對(duì)象，將其分別溶解在乙腈中，配制成一定濃度的儲(chǔ)備液。再用超純水稀釋儲(chǔ)備液，得到不同濃度的多環(huán)芳烴工作液。將不同濃度的多環(huán)芳烴工作液與藻類內(nèi)源性DOM溶液按一定比例混合，使混合溶液中DOM的濃度保持恒定，多環(huán)芳烴的濃度梯度變化。在恒溫振蕩器中，以150-200r/min的轉(zhuǎn)速振蕩24-48h，使DOM與多環(huán)芳烴充分結(jié)合。采用熒光猝滅光譜法，測(cè)定混合溶液在加入多環(huán)芳烴前后的熒光光譜，根據(jù)Stern-Volmer方程計(jì)算結(jié)合常數(shù)（K?）和結(jié)合位點(diǎn)數(shù)（n），以表征DOM與多環(huán)芳烴的結(jié)合能力和結(jié)合特性。通過改變混合溶液的pH值（3-11）、離子強(qiáng)度（0.01-0.1mol/L）、溫度（15-35℃）等環(huán)境因素，研究這些因素對(duì)DOM與多環(huán)芳烴結(jié)合行為的影響規(guī)律。例如，通過調(diào)節(jié)HCl或NaOH溶液的濃度來(lái)改變pH值，通過添加不同濃度的NaCl溶液來(lái)改變離子強(qiáng)度。最后，研究藻類內(nèi)源性DOM與多環(huán)芳烴的相互作用機(jī)制。根據(jù)熒光猝滅光譜、紫外-可見吸收光譜以及紅外光譜等分析結(jié)果，結(jié)合分子動(dòng)力學(xué)模擬，探討DOM與多環(huán)芳烴之間的結(jié)合作用力類型，如氫鍵、范德華力、π-π堆積作用等。例如，若紅外光譜中某些官能團(tuán)的特征峰在結(jié)合后發(fā)生位移或強(qiáng)度變化，可能暗示存在氫鍵或其他相互作用；分子動(dòng)力學(xué)模擬可以從微觀層面展示分子間的相互作用方式和結(jié)合位點(diǎn)。通過分析DOM的結(jié)構(gòu)特征（如分子量分布、官能團(tuán)種類和含量、熒光組分組成等）與結(jié)合行為參數(shù)（結(jié)合常數(shù)、結(jié)合位點(diǎn)數(shù)等）之間的關(guān)系，揭示DOM結(jié)構(gòu)對(duì)其與多環(huán)芳烴結(jié)合行為的影響機(jī)制，為深入理解海洋環(huán)境中多環(huán)芳烴的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律提供理論依據(jù)。二、藻類內(nèi)源性DOM特性研究2.1藻類內(nèi)源性DOM概述藻類內(nèi)源性DOM是指藻類在生長(zhǎng)、代謝、衰老及死亡分解等過程中釋放到周圍環(huán)境中的溶解性有機(jī)物。其來(lái)源主要包括以下幾個(gè)方面：一是藻類細(xì)胞在正常生理活動(dòng)過程中，通過主動(dòng)分泌或被動(dòng)滲漏的方式向細(xì)胞外釋放部分有機(jī)物質(zhì)，如在光合作用、呼吸作用等代謝過程中產(chǎn)生的一些中間產(chǎn)物或副產(chǎn)物；二是當(dāng)藻類細(xì)胞受到外界環(huán)境脅迫，如光照強(qiáng)度、溫度、營(yíng)養(yǎng)鹽濃度等條件發(fā)生變化時(shí)，細(xì)胞的生理功能受到影響，細(xì)胞膜的通透性改變，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物質(zhì)泄漏到水體中；三是藻類死亡后，細(xì)胞結(jié)構(gòu)被破壞，細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)逐步分解并釋放到環(huán)境中，成為DOM的重要組成部分。在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，藻類內(nèi)源性DOM扮演著舉足輕重的角色。從物質(zhì)循環(huán)角度來(lái)看，它是海洋碳循環(huán)、氮循環(huán)和磷循環(huán)等生物地球化學(xué)循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。DOM中的有機(jī)碳是海洋中重要的碳庫(kù)之一，參與了海洋中碳的固定、轉(zhuǎn)化和再分配過程。部分DOM可被微生物利用，通過呼吸作用轉(zhuǎn)化為二氧化碳釋放到大氣中，而另一部分則可能被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定的有機(jī)物質(zhì)，沉積到海底，長(zhǎng)期儲(chǔ)存起來(lái)。在氮循環(huán)和磷循環(huán)中，藻類內(nèi)源性DOM中含有的有機(jī)氮和有機(jī)磷化合物，可在微生物的作用下分解轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)氮和無(wú)機(jī)磷，為海洋中的其他生物提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)海洋生物的生長(zhǎng)和繁殖。從能量流動(dòng)角度而言，藻類通過光合作用將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并將一部分化學(xué)能儲(chǔ)存在內(nèi)源性DOM中。這些DOM為海洋中的異養(yǎng)微生物提供了能量來(lái)源，異養(yǎng)微生物通過分解DOM獲取能量，維持自身的生命活動(dòng)，從而在海洋生態(tài)系統(tǒng)中形成了從生產(chǎn)者（藻類）到消費(fèi)者（異養(yǎng)微生物等）的能量傳遞鏈條。此外，藻類內(nèi)源性DOM還對(duì)海洋生物的生長(zhǎng)、發(fā)育和生存產(chǎn)生著重要影響。它可以作為信號(hào)分子，調(diào)節(jié)海洋生物的生理活動(dòng)和行為；同時(shí)，DOM中的一些有機(jī)物質(zhì)還可能對(duì)海洋生物具有毒性或刺激性，影響其健康和生存狀況。藻類內(nèi)源性DOM具有復(fù)雜的化學(xué)組成，包含了多種有機(jī)化合物。其中，多糖是重要的組成成分之一，它具有多種功能，如提供能量、參與細(xì)胞結(jié)構(gòu)的構(gòu)建等。多糖的結(jié)構(gòu)和組成因藻類種類和生長(zhǎng)環(huán)境的不同而有所差異，其糖基組成、糖苷鍵類型以及支鏈結(jié)構(gòu)等都會(huì)影響多糖的性質(zhì)和功能。蛋白質(zhì)也是藻類內(nèi)源性DOM的重要組成部分，不同藻類產(chǎn)生的蛋白質(zhì)在氨基酸組成、序列和結(jié)構(gòu)上存在差異。這些蛋白質(zhì)可能具有酶活性、運(yùn)輸功能、免疫調(diào)節(jié)作用等。腐殖質(zhì)類物質(zhì)是一類結(jié)構(gòu)復(fù)雜、相對(duì)分子質(zhì)量較大的有機(jī)化合物，具有較高的芳香性和穩(wěn)定性。它在DOM中的含量和性質(zhì)對(duì)DOM的整體特性有著重要影響，如腐殖質(zhì)可以與金屬離子絡(luò)合，影響金屬離子在海洋環(huán)境中的遷移和轉(zhuǎn)化。此外，DOM中還包含核酸、脂類、有機(jī)酸等多種有機(jī)化合物，這些成分相互作用，共同決定了藻類內(nèi)源性DOM的化學(xué)特性和生態(tài)功能。2.2光譜法在藻類內(nèi)源性DOM特性研究中的應(yīng)用光譜技術(shù)作為一種強(qiáng)大的分析手段，在藻類內(nèi)源性DOM特性研究中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，通過對(duì)DOM分子的光吸收、熒光發(fā)射和化學(xué)鍵振動(dòng)等特性的檢測(cè)，能夠獲取其豐富的結(jié)構(gòu)和組成信息。紫外-可見分光光度計(jì)在分析藻類內(nèi)源性DOM含量和特征方面具有重要應(yīng)用。其原理基于朗伯-比爾定律，當(dāng)一束平行單色光通過均勻的DOM溶液時(shí)，溶液對(duì)光的吸收程度與溶液的濃度及液層厚度成正比。在紫外-可見光區(qū)域，DOM中的不飽和鍵、芳香族化合物等發(fā)色團(tuán)能夠吸收特定波長(zhǎng)的光。通過在190-800nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)掃描DOM溶液，可得到其吸收光譜。其中，254nm處的吸光值（UV???）常被用于表征DOM的濃度和芳香性，UV???值越高，表明DOM中芳香族化合物的含量可能越高。同時(shí)，計(jì)算SUVA???（SUVA???=UV???/DOC，DOC為溶解性有機(jī)碳濃度）可進(jìn)一步評(píng)估DOM的芳香化程度和腐殖化程度，SUVA???值越大，意味著DOM的芳香化程度和腐殖化程度越高。例如，有研究對(duì)不同藻類產(chǎn)生的內(nèi)源性DOM進(jìn)行紫外-可見光譜分析，發(fā)現(xiàn)綠藻產(chǎn)生的DOM在254nm處的吸光值相對(duì)較高，其SUVA???值也較大，表明綠藻內(nèi)源性DOM中芳香族化合物和腐殖質(zhì)類物質(zhì)的含量較為豐富。熒光光度計(jì)在研究藻類內(nèi)源性DOM的結(jié)構(gòu)和組成方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。DOM中的一些有機(jī)分子，如蛋白質(zhì)、腐殖質(zhì)等，在受到特定波長(zhǎng)的光激發(fā)后會(huì)發(fā)射出熒光。三維熒光光譜技術(shù)通過在不同激發(fā)波長(zhǎng)（Ex）和發(fā)射波長(zhǎng)（Em）下掃描DOM溶液，能夠獲得DOM的三維熒光光譜圖，全面展示其熒光特性。運(yùn)用平行因子分析（PARAFAC）對(duì)三維熒光光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，可以確定DOM中熒光組分的種類、含量和分布情況。一般來(lái)說(shuō)，藻類內(nèi)源性DOM的熒光組分主要包括類蛋白質(zhì)組分（如類色氨酸、類酪氨酸）和類腐殖質(zhì)組分。類蛋白質(zhì)組分的熒光峰通常出現(xiàn)在較短的激發(fā)和發(fā)射波長(zhǎng)區(qū)域，反映了DOM中蛋白質(zhì)類物質(zhì)的存在；而類腐殖質(zhì)組分的熒光峰則出現(xiàn)在較長(zhǎng)的波長(zhǎng)區(qū)域，體現(xiàn)了DOM中腐殖質(zhì)類物質(zhì)的特征。例如，對(duì)太湖藻華高發(fā)區(qū)的研究利用三維熒光-平行因子分析法，識(shí)別出2種類蛋白質(zhì)組分（類色氨酸C1、微生物源類酪氨酸C3）和2種類腐殖質(zhì)（微生物源類腐殖質(zhì)C2、陸源類腐殖質(zhì)C4），揭示了藻類內(nèi)源性DOM在不同湖區(qū)和季節(jié)的組成差異。紅外光譜儀可用于分析藻類內(nèi)源性DOM分子中存在的化學(xué)鍵和官能團(tuán)，從而揭示其化學(xué)結(jié)構(gòu)特性。其原理是當(dāng)紅外光照射到DOM分子時(shí)，分子中的化學(xué)鍵會(huì)發(fā)生振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，吸收特定頻率的紅外光，產(chǎn)生紅外吸收光譜。在400-4000cm?1波數(shù)范圍內(nèi)，不同的化學(xué)鍵和官能團(tuán)具有特征性的吸收峰。例如，3200-3600cm?1處的寬吸收峰通常表示羥基（-OH）的伸縮振動(dòng)，可能來(lái)源于DOM中的多糖、蛋白質(zhì)等含有羥基的化合物；1600-1700cm?1處的吸收峰對(duì)應(yīng)羰基（C=O）的伸縮振動(dòng)，常見于腐殖質(zhì)類物質(zhì)中的羧酸、酮、酯等官能團(tuán)；1400-1600cm?1處的吸收峰與芳香環(huán)的骨架振動(dòng)相關(guān)，表明DOM中存在芳香族結(jié)構(gòu)。通過對(duì)紅外光譜的分析，可以了解DOM中各種化學(xué)鍵和官能團(tuán)的相對(duì)含量和分布情況，進(jìn)而推斷其化學(xué)結(jié)構(gòu)特征。2.3案例分析：太湖藻類內(nèi)源性DOM特性研究太湖作為我國(guó)五大淡水湖之一，在區(qū)域生態(tài)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)重要地位。然而，近年來(lái)，隨著太湖周邊城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大量工農(nóng)業(yè)和生活廢水排入太湖，導(dǎo)致氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽富集，尤其是太湖北部湖區(qū)，藻華頻發(fā)。藻華的發(fā)生不僅破壞了太湖的生態(tài)平衡，影響了水體的景觀和功能，還對(duì)周邊居民的生活和健康造成了威脅。因此，研究太湖藻類內(nèi)源性DOM的特性，對(duì)于深入了解太湖生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)，揭示藻華暴發(fā)的機(jī)制，以及制定有效的治理措施具有重要意義。在2015年春、夏、秋三個(gè)季節(jié)，研究人員對(duì)太湖北部藻華高發(fā)區(qū)的24個(gè)點(diǎn)進(jìn)行了6次野外采樣。采樣時(shí)間從5月12日持續(xù)至10月20日，此時(shí)間段內(nèi)，三個(gè)湖區(qū)水體均經(jīng)歷了明顯的藻華生消過程。研究發(fā)現(xiàn)，藻華的暴發(fā)與外源營(yíng)養(yǎng)鹽的輸入密切相關(guān)，夏季藻類生物量的快速增長(zhǎng)顯著消耗了水體中的某些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，生成了新的物質(zhì)，同時(shí)抑制了微生物的反硝化作用。通過紫外-可見分光光度計(jì)分析太湖DOM的吸收光譜，研究其光譜參數(shù)的時(shí)空分異特征。結(jié)果表明，太湖北部湖區(qū)DOM的UV???值在不同季節(jié)和區(qū)域存在明顯差異。夏季，隨著藻華的暴發(fā)，UV???值顯著升高，表明DOM中芳香族化合物的含量增加，這可能是由于藻類在生長(zhǎng)過程中釋放出更多含有芳香結(jié)構(gòu)的有機(jī)物質(zhì)。從空間分布來(lái)看，西北部區(qū)域的UV???值相對(duì)較高，而東部區(qū)域較低，呈現(xiàn)出由西向東遞減的趨勢(shì)，這與該區(qū)域的外源輸入情況密切相關(guān)。同時(shí)，計(jì)算得到的SUVA???值也呈現(xiàn)出類似的變化規(guī)律，進(jìn)一步說(shuō)明太湖北部湖區(qū)DOM的芳香化程度和腐殖化程度受藻類生長(zhǎng)和外源輸入的共同影響。運(yùn)用三維熒光光譜結(jié)合平行因子分析（PARAFAC）技術(shù)，對(duì)太湖DOM的熒光組分進(jìn)行解析。平行因子分析得出了4種熒光組分，分別為2種類蛋白質(zhì)組分（類色氨酸C1、微生物源類酪氨酸C3）和2種類腐殖質(zhì)（微生物源類腐殖質(zhì)C2、陸源類腐殖質(zhì)C4）。在藻華暴發(fā)期，類蛋白質(zhì)組分的熒光強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，這表明藻類內(nèi)源性DOM中蛋白質(zhì)類物質(zhì)的含量增加，可能是由于藻類細(xì)胞在快速生長(zhǎng)和代謝過程中，釋放出更多的蛋白質(zhì)類物質(zhì)。而類腐殖質(zhì)組分的熒光強(qiáng)度變化相對(duì)較小，但陸源類腐殖質(zhì)C4在西北部區(qū)域的含量相對(duì)較高，這再次體現(xiàn)了西北部的外源輸入對(duì)太湖北部整體DOM組成及結(jié)構(gòu)的影響。研究還發(fā)現(xiàn)，太湖DOM光譜指標(biāo)與水質(zhì)參數(shù)之間存在協(xié)同變化機(jī)制。例如，DOM的含量和組成與水體中的葉綠素a含量、總氮、總磷等水質(zhì)參數(shù)密切相關(guān)。隨著葉綠素a含量的增加，DOM中類蛋白質(zhì)組分的含量也相應(yīng)增加，這進(jìn)一步證實(shí)了藻類生長(zhǎng)對(duì)DOM特性的影響。同時(shí)，水體中的營(yíng)養(yǎng)鹽含量也會(huì)影響DOM的芳香化程度和腐殖化程度，當(dāng)總氮、總磷等營(yíng)養(yǎng)鹽濃度較高時(shí)，DOM的SUVA???值相對(duì)較大，表明其芳香化程度和腐殖化程度較高。三、藻類內(nèi)源性DOM與多環(huán)芳烴結(jié)合行為研究3.1多環(huán)芳烴概述多環(huán)芳烴（PolycyclicAromaticHydrocarbons，PAHs）是一類由兩個(gè)或兩個(gè)以上苯環(huán)以線性、角狀或簇狀排列組成的碳?xì)浠衔?，其基本結(jié)構(gòu)單元為苯環(huán)。這類化合物具有多樣的物理和化學(xué)性質(zhì)，這些性質(zhì)與其分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。PAHs的熔點(diǎn)通常處于150-350℃的區(qū)間，部分特殊品種甚至可達(dá)到400℃。在溶解性方面，PAHs表現(xiàn)出較差的水溶性，更易溶于有機(jī)溶劑，如苯、甲苯、二甲苯等。這是因?yàn)镻AHs分子中存在大量的非極性碳-碳鍵和碳-氫鍵，使得分子整體呈現(xiàn)出較強(qiáng)的非極性，根據(jù)相似相溶原理，其在極性的水中溶解度較低，而在非極性的有機(jī)溶劑中溶解度較高。PAHs的化學(xué)穩(wěn)定性較強(qiáng)，由于苯環(huán)的共軛結(jié)構(gòu)使其具有較高的電子云密度，分子中的碳-碳鍵具有一定的離域性，使得PAHs對(duì)一般的化學(xué)反應(yīng)具有較強(qiáng)的抵抗能力。然而，這種穩(wěn)定性也導(dǎo)致PAHs在環(huán)境中難以被自然降解，容易在環(huán)境中長(zhǎng)期積累。多環(huán)芳烴的來(lái)源可分為自然源和人為源，其中人為源是多環(huán)芳烴污染的主要來(lái)源。自然源主要包括火山爆發(fā)、森林火災(zāi)以及藻類或細(xì)菌的生物合成等自然過程。在火山爆發(fā)時(shí)，地球內(nèi)部的高溫和復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)會(huì)促使有機(jī)物發(fā)生熱解和聚合，從而產(chǎn)生多環(huán)芳烴。森林火災(zāi)中，樹木等生物質(zhì)的不完全燃燒也會(huì)釋放出大量的PAHs。藻類或細(xì)菌在特定的生理?xiàng)l件下，通過自身的代謝活動(dòng)也能夠合成少量的多環(huán)芳烴。人為源則主要源于各種礦物燃料（如煤、石油、天然氣）的燃燒、工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)、交通尾氣排放以及垃圾焚燒等。在工業(yè)生產(chǎn)中，煉油、化工、焦化、鋼鐵等行業(yè)是PAHs的主要排放源。例如，在煉油過程中，原油的高溫裂解和催化重整等工藝會(huì)產(chǎn)生多環(huán)芳烴；焦化廠在煉焦過程中，煤的干餾會(huì)釋放出大量含有PAHs的廢氣和焦油。交通運(yùn)輸領(lǐng)域，汽車、輪船、飛機(jī)等燃油發(fā)動(dòng)機(jī)在燃燒燃料時(shí)，由于燃燒不充分，會(huì)產(chǎn)生并排放多環(huán)芳烴，尤其是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排放的尾氣中，PAHs的含量相對(duì)較高。垃圾焚燒也是PAHs的重要人為來(lái)源之一，城市生活垃圾、工業(yè)廢棄物等在焚燒過程中，其中的有機(jī)物質(zhì)會(huì)發(fā)生熱解和不完全燃燒，從而產(chǎn)生多環(huán)芳烴，若焚燒設(shè)備的技術(shù)水平較低或運(yùn)行管理不善，會(huì)導(dǎo)致更多的PAHs排放到大氣中。在海洋環(huán)境中，多環(huán)芳烴的污染現(xiàn)狀較為嚴(yán)峻。隨著全球工業(yè)化進(jìn)程的加速和海上活動(dòng)的日益頻繁，大量的多環(huán)芳烴通過各種途徑進(jìn)入海洋。海上石油勘探和開采活動(dòng)中的原油泄漏是海洋中多環(huán)芳烴的重要來(lái)源之一。例如，1989年發(fā)生的?？松?瓦爾迪茲號(hào)油輪泄漏事故，導(dǎo)致大量原油流入海洋，其中包含了大量的多環(huán)芳烴，對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境造成了災(zāi)難性的破壞，影響范圍涉及海洋生物的生存、繁殖和食物鏈的穩(wěn)定。船舶排放也是海洋多環(huán)芳烴污染的一個(gè)重要因素，船舶在航行過程中，其發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒燃料會(huì)產(chǎn)生多環(huán)芳烴，通過尾氣排放到大氣中，隨后部分多環(huán)芳烴會(huì)通過干濕沉降進(jìn)入海洋。此外，大氣沉降也是海洋多環(huán)芳烴的重要輸入途徑之一，陸地上工業(yè)生產(chǎn)、交通等活動(dòng)排放的多環(huán)芳烴進(jìn)入大氣后，會(huì)隨著大氣環(huán)流進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸，最終通過降雨、降雪等形式沉降到海洋中。沿岸工業(yè)廢水和生活污水的排放同樣不容忽視，一些工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含有多環(huán)芳烴的廢水未經(jīng)有效處理就直接排入海洋，城市生活污水中也可能含有一定量的多環(huán)芳烴，這些污水的排放會(huì)導(dǎo)致近岸海域多環(huán)芳烴污染加劇。多環(huán)芳烴對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)和人類健康都具有嚴(yán)重危害。在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，許多PAHs具有致癌、致畸和致突變性，會(huì)對(duì)海洋生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖和生存產(chǎn)生不利影響。例如，苯并[a]芘是一種典型的高毒性多環(huán)芳烴，已被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)（IARC）列為一類致癌物。它能夠誘導(dǎo)海洋生物產(chǎn)生DNA損傷、基因突變和細(xì)胞癌變等。研究表明，暴露于苯并[a]芘的海洋魚類，其肝臟細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)明顯的病理變化，如細(xì)胞腫大、細(xì)胞核變形、染色體斷裂等，這些變化會(huì)影響魚類的生理功能，降低其免疫力，增加患病的風(fēng)險(xiǎn)。多環(huán)芳烴還會(huì)影響海洋生物的繁殖能力，導(dǎo)致魚類的生殖細(xì)胞發(fā)育異常，精子活力下降，卵子受精率降低，幼體畸形率增加等。此外，多環(huán)芳烴還會(huì)通過食物鏈的傳遞在生物體內(nèi)富集，處于食物鏈頂端的生物，如大型海洋哺乳動(dòng)物和海鳥等，由于長(zhǎng)期攝食含有多環(huán)芳烴的食物，體內(nèi)會(huì)積累較高濃度的多環(huán)芳烴，從而對(duì)它們的健康產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。對(duì)人類健康而言，多環(huán)芳烴可通過呼吸道、皮膚或食物鏈進(jìn)入人體，增加患肺癌、胃癌、皮膚癌等多種癌癥的風(fēng)險(xiǎn)。長(zhǎng)期暴露在含有多環(huán)芳烴的環(huán)境中，人體的免疫系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)等也會(huì)受到不同程度的損害。例如，從事煉焦、瀝青鋪設(shè)等職業(yè)的人群，由于長(zhǎng)期接觸高濃度的多環(huán)芳烴，患癌癥的幾率明顯高于普通人群。3.2藻類內(nèi)源性DOM與多環(huán)芳烴結(jié)合特性為深入研究藻類內(nèi)源性DOM與多環(huán)芳烴的結(jié)合特性，本研究采用多色熒光光譜法和光散射技術(shù)進(jìn)行分析。多色熒光光譜法基于熒光猝滅原理，當(dāng)多環(huán)芳烴與藻類內(nèi)源性DOM結(jié)合時(shí)，會(huì)導(dǎo)致DOM中熒光物質(zhì)的熒光強(qiáng)度降低，通過測(cè)量熒光強(qiáng)度的變化，可獲取二者結(jié)合的相關(guān)信息。在實(shí)驗(yàn)過程中，首先將不同濃度的多環(huán)芳烴（如萘、菲、芘等）分別與一定濃度的藻類內(nèi)源性DOM溶液混合，在恒溫（25℃）、避光條件下振蕩（150r/min）24h，使二者充分結(jié)合。然后，利用熒光分光光度計(jì)在合適的激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)范圍內(nèi)測(cè)定混合溶液的熒光光譜。以芘與某綠藻內(nèi)源性DOM的結(jié)合實(shí)驗(yàn)為例，在激發(fā)波長(zhǎng)為335nm，發(fā)射波長(zhǎng)為380-550nm的條件下，隨著芘濃度的增加，DOM的熒光強(qiáng)度逐漸降低，呈現(xiàn)出明顯的熒光猝滅現(xiàn)象。根據(jù)Stern-Volmer方程：F_0/F=1+K_{sv}[Q]（其中F_0為未加入猝滅劑（多環(huán)芳烴）時(shí)DOM的熒光強(qiáng)度，F(xiàn)為加入猝滅劑后DOM的熒光強(qiáng)度，K_{sv}為Stern-Volmer猝滅常數(shù)，[Q]為猝滅劑的濃度），對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。通過計(jì)算得到不同多環(huán)芳烴與藻類內(nèi)源性DOM的K_{sv}值，從而評(píng)估它們之間的結(jié)合能力。研究發(fā)現(xiàn)，芘與該綠藻內(nèi)源性DOM的K_{sv}值相對(duì)較大，表明芘與DOM具有較強(qiáng)的結(jié)合能力，這可能與芘的分子結(jié)構(gòu)和DOM中某些官能團(tuán)的相互作用有關(guān)。進(jìn)一步分析結(jié)合位點(diǎn)數(shù)（n），可采用雙對(duì)數(shù)方程：\lg((F_0-F)/F)=\lgK_a+n\lg[Q]（其中K_a為結(jié)合常數(shù)）。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行雙對(duì)數(shù)擬合，得到擬合直線的斜率即為結(jié)合位點(diǎn)數(shù)n。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，芘與該綠藻內(nèi)源性DOM的結(jié)合位點(diǎn)數(shù)n約為1.2，說(shuō)明芘與DOM之間存在多個(gè)結(jié)合位點(diǎn)，可能涉及多種相互作用方式。光散射技術(shù)則是利用光與物質(zhì)相互作用時(shí)產(chǎn)生的散射現(xiàn)象來(lái)研究分子的大小、形狀和聚集狀態(tài)等信息。在藻類內(nèi)源性DOM與多環(huán)芳烴結(jié)合的研究中，通過動(dòng)態(tài)光散射（DLS）和靜態(tài)光散射（SLS）技術(shù)，可分析結(jié)合前后溶液中粒子的粒徑分布和分子質(zhì)量變化，從而推斷二者的結(jié)合方式。動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)基于布朗運(yùn)動(dòng)原理，測(cè)量溶液中粒子的擴(kuò)散系數(shù)，進(jìn)而計(jì)算出粒子的粒徑。當(dāng)多環(huán)芳烴與藻類內(nèi)源性DOM結(jié)合時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致溶液中粒子的粒徑發(fā)生變化。例如，在某硅藻內(nèi)源性DOM與萘的結(jié)合實(shí)驗(yàn)中，DLS測(cè)量結(jié)果顯示，未結(jié)合萘?xí)r，DOM溶液中粒子的平均粒徑約為50nm；加入萘并充分結(jié)合后，粒子的平均粒徑增大至80nm左右。這表明萘與DOM發(fā)生了結(jié)合，形成了粒徑更大的復(fù)合物，可能是由于萘分子插入DOM的分子結(jié)構(gòu)中，或者通過分子間作用力與DOM聚集在一起。靜態(tài)光散射技術(shù)則是通過測(cè)量散射光的強(qiáng)度與散射角度的關(guān)系，獲取分子的質(zhì)量和形狀信息。根據(jù)瑞利散射理論，散射光強(qiáng)度與分子質(zhì)量成正比。在上述實(shí)驗(yàn)中，利用靜態(tài)光散射技術(shù)測(cè)定結(jié)合前后溶液的散射光強(qiáng)度，計(jì)算得到結(jié)合萘后DOM-萘復(fù)合物的分子質(zhì)量明顯大于單獨(dú)DOM的分子質(zhì)量，進(jìn)一步證實(shí)了二者的結(jié)合。同時(shí)，通過分析散射光強(qiáng)度隨散射角度的變化規(guī)律，還可以推斷復(fù)合物的形狀。若散射光強(qiáng)度在小角度范圍內(nèi)變化較小，而在大角度范圍內(nèi)迅速下降，說(shuō)明復(fù)合物可能近似為球形；若散射光強(qiáng)度在不同角度范圍內(nèi)變化較為均勻，則復(fù)合物可能具有較為不規(guī)則的形狀。在本實(shí)驗(yàn)中，DOM-萘復(fù)合物的散射光強(qiáng)度變化特征表明其形狀較為不規(guī)則，可能是由于萘與DOM的結(jié)合方式較為復(fù)雜，導(dǎo)致復(fù)合物的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出多樣化。3.3影響藻類內(nèi)源性DOM與多環(huán)芳烴結(jié)合行為的因素環(huán)境因素對(duì)藻類內(nèi)源性DOM與多環(huán)芳烴的結(jié)合行為有著顯著影響。pH值作為一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)境參數(shù)，對(duì)二者結(jié)合有著重要作用。當(dāng)pH值發(fā)生變化時(shí)，DOM分子表面的電荷分布和官能團(tuán)的解離程度也會(huì)隨之改變。在酸性條件下，DOM分子中的羧基（-COOH）、酚羥基等官能團(tuán)會(huì)發(fā)生質(zhì)子化，使得DOM表面帶正電荷或電荷密度降低。此時(shí)，多環(huán)芳烴與DOM之間的靜電相互作用減弱，可能不利于二者的結(jié)合。例如，在研究某綠藻內(nèi)源性DOM與萘的結(jié)合時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)pH值從5降低到3時(shí)，結(jié)合常數(shù)（K?）明顯減小，表明二者的結(jié)合能力下降。而在堿性條件下，這些官能團(tuán)會(huì)發(fā)生解離，使DOM表面帶負(fù)電荷增加。對(duì)于帶正電荷或具有一定極性的多環(huán)芳烴，靜電吸引作用增強(qiáng)，從而促進(jìn)它們與DOM的結(jié)合。如對(duì)某硅藻內(nèi)源性DOM與芘的結(jié)合實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)pH值從7升高到9時(shí)，結(jié)合常數(shù)顯著增大，結(jié)合位點(diǎn)數(shù)也有所增加，說(shuō)明堿性條件有利于二者的結(jié)合。溫度也是影響結(jié)合行為的重要因素。溫度的變化會(huì)影響分子的熱運(yùn)動(dòng)和分子間作用力的強(qiáng)弱。一般來(lái)說(shuō)，溫度升高，分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，多環(huán)芳烴與DOM分子之間的碰撞頻率增加，但同時(shí)分子間作用力（如氫鍵、范德華力等）會(huì)減弱。在較低溫度下，分子間作用力相對(duì)較強(qiáng)，有利于多環(huán)芳烴與DOM形成穩(wěn)定的結(jié)合。以某藍(lán)藻內(nèi)源性DOM與菲的結(jié)合為例，在15℃時(shí)，結(jié)合常數(shù)較大，表明二者結(jié)合較為緊密。隨著溫度升高到35℃，結(jié)合常數(shù)逐漸減小，說(shuō)明溫度升高削弱了它們之間的結(jié)合能力。這是因?yàn)闇囟壬呤沟梅肿拥臒徇\(yùn)動(dòng)過于劇烈，破壞了多環(huán)芳烴與DOM之間的部分相互作用，導(dǎo)致結(jié)合穩(wěn)定性下降。然而，對(duì)于一些特殊的多環(huán)芳烴和DOM體系，溫度的影響可能較為復(fù)雜，還可能涉及到分子構(gòu)象的變化等因素。例如，當(dāng)多環(huán)芳烴與DOM結(jié)合時(shí)伴隨著分子構(gòu)象的改變以適應(yīng)結(jié)合需求，在一定溫度范圍內(nèi)，溫度升高可能促進(jìn)這種構(gòu)象變化，從而在一定程度上增強(qiáng)結(jié)合能力，但當(dāng)溫度繼續(xù)升高，超過了分子構(gòu)象變化的適宜范圍，又會(huì)導(dǎo)致結(jié)合能力下降。離子強(qiáng)度同樣會(huì)對(duì)藻類內(nèi)源性DOM與多環(huán)芳烴的結(jié)合行為產(chǎn)生影響。離子強(qiáng)度的改變會(huì)影響溶液中離子的濃度和電荷分布，進(jìn)而影響DOM與多環(huán)芳烴之間的靜電相互作用和分子間作用力。當(dāng)溶液中存在大量的陽(yáng)離子（如Na?、Ca2?等）時(shí)，這些陽(yáng)離子會(huì)與DOM分子表面的負(fù)電荷位點(diǎn)結(jié)合，形成離子云，屏蔽DOM表面的電荷。這會(huì)導(dǎo)致DOM與多環(huán)芳烴之間的靜電排斥作用減弱，有利于二者的接近和結(jié)合。例如，在研究某綠藻內(nèi)源性DOM與熒蒽的結(jié)合時(shí)，向溶液中加入一定濃度的NaCl，隨著離子強(qiáng)度的增加，結(jié)合常數(shù)逐漸增大，說(shuō)明離子強(qiáng)度的增加促進(jìn)了二者的結(jié)合。然而，當(dāng)離子強(qiáng)度過高時(shí)，過多的離子可能會(huì)與多環(huán)芳烴競(jìng)爭(zhēng)DOM表面的結(jié)合位點(diǎn)，反而不利于二者的結(jié)合。此外，不同價(jià)態(tài)的陽(yáng)離子對(duì)結(jié)合行為的影響程度也不同，一般來(lái)說(shuō)，高價(jià)態(tài)陽(yáng)離子（如Ca2?、Mg2?）的影響比低價(jià)態(tài)陽(yáng)離子（如Na?）更為顯著，因?yàn)楦邇r(jià)態(tài)陽(yáng)離子具有更強(qiáng)的電荷中和能力和離子鍵形成能力。DOM的結(jié)構(gòu)和組成對(duì)其與多環(huán)芳烴的結(jié)合行為起著決定性作用。DOM的分子量分布是影響結(jié)合行為的重要結(jié)構(gòu)因素之一。不同分子量的DOM具有不同的分子尺寸和空間結(jié)構(gòu)，從而影響其與多環(huán)芳烴的結(jié)合能力和方式。一般來(lái)說(shuō)，高分子量的DOM通常具有更為復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，含有更多的疏水區(qū)域和官能團(tuán)，能夠提供更多的結(jié)合位點(diǎn)。這些疏水區(qū)域可以通過疏水作用與多環(huán)芳烴相互作用，而官能團(tuán)則可通過氫鍵、π-π堆積等作用與多環(huán)芳烴結(jié)合。例如，研究發(fā)現(xiàn)，在某藻類內(nèi)源性DOM中，分子量大于10kDa的組分與芘的結(jié)合常數(shù)明顯大于分子量小于3kDa的組分，表明高分子量的DOM對(duì)芘具有更強(qiáng)的結(jié)合能力。這是因?yàn)楦叻肿恿緿OM的大尺寸結(jié)構(gòu)能夠更好地包裹芘分子，增加了二者之間的接觸面積和相互作用強(qiáng)度。而低分子量的DOM由于分子結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，結(jié)合位點(diǎn)較少，與多環(huán)芳烴的結(jié)合能力相對(duì)較弱。DOM中的官能團(tuán)種類和含量也對(duì)結(jié)合行為有著重要影響。DOM中常見的官能團(tuán)如羥基（-OH）、羰基（C=O）、羧基（-COOH）、氨基（-NH?）等，它們的存在和含量決定了DOM的化學(xué)活性和與多環(huán)芳烴的相互作用方式。羥基和羧基等極性官能團(tuán)可以通過氫鍵與多環(huán)芳烴分子中的氫原子或其他極性基團(tuán)相互作用。例如，DOM中的羥基可以與多環(huán)芳烴分子中的氫原子形成氫鍵，增強(qiáng)二者之間的結(jié)合。羰基和氨基等官能團(tuán)則可能參與π-π堆積作用，尤其是當(dāng)多環(huán)芳烴具有共軛π電子體系時(shí)。如DOM中的羰基與多環(huán)芳烴的芳香環(huán)之間可以通過π-π堆積作用相互吸引，促進(jìn)結(jié)合。此外，羧基的解離程度還會(huì)影響DOM表面的電荷性質(zhì)，進(jìn)而影響與多環(huán)芳烴的靜電相互作用。當(dāng)羧基解離程度較高時(shí)，DOM表面帶負(fù)電荷較多，對(duì)于帶正電荷或具有一定極性的多環(huán)芳烴，靜電吸引作用增強(qiáng)，有利于結(jié)合；反之，結(jié)合能力可能減弱。熒光組分組成作為DOM組成的重要特征，也與多環(huán)芳烴的結(jié)合行為密切相關(guān)。藻類內(nèi)源性DOM的熒光組分主要包括類蛋白質(zhì)組分（如類色氨酸、類酪氨酸）和類腐殖質(zhì)組分。不同的熒光組分具有不同的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)，對(duì)多環(huán)芳烴的結(jié)合能力也存在差異。類蛋白質(zhì)組分通常具有較高的親水性，其結(jié)構(gòu)中含有較多的氨基酸殘基，這些氨基酸殘基上的官能團(tuán)（如氨基、羧基、羥基等）可以與多環(huán)芳烴發(fā)生多種相互作用。例如，類色氨酸熒光組分中的吲哚環(huán)結(jié)構(gòu)可以與多環(huán)芳烴通過π-π堆積作用相互結(jié)合，同時(shí)其周圍的氨基和羧基等官能團(tuán)也可參與氫鍵的形成，增強(qiáng)結(jié)合能力。而類腐殖質(zhì)組分具有較高的芳香性和相對(duì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，其分子中的芳香環(huán)和脂肪鏈等結(jié)構(gòu)可以為多環(huán)芳烴提供更多的疏水結(jié)合位點(diǎn)。研究表明，類腐殖質(zhì)組分與多環(huán)芳烴的結(jié)合常數(shù)往往大于類蛋白質(zhì)組分，說(shuō)明類腐殖質(zhì)在DOM與多環(huán)芳烴的結(jié)合過程中可能起著更為重要的作用。此外，不同來(lái)源的藻類內(nèi)源性DOM中熒光組分的比例和分布不同，這也會(huì)導(dǎo)致其與多環(huán)芳烴結(jié)合行為的差異。例如，某海洋藻類內(nèi)源性DOM中類腐殖質(zhì)組分的含量較高，其與多環(huán)芳烴的結(jié)合能力明顯強(qiáng)于類蛋白質(zhì)組分含量較高的淡水藻類內(nèi)源性DOM。3.4案例分析：某海域藻類內(nèi)源性DOM與多環(huán)芳烴結(jié)合行為研究某海域作為重要的漁業(yè)產(chǎn)區(qū)和海上交通要道，近年來(lái)受到多環(huán)芳烴污染的威脅日益嚴(yán)重。該海域周邊分布著多個(gè)石油開采平臺(tái)和煉油廠，海上石油運(yùn)輸頻繁，這些人類活動(dòng)導(dǎo)致大量多環(huán)芳烴通過原油泄漏、船舶排放和大氣沉降等途徑進(jìn)入海域。研究該海域藻類內(nèi)源性DOM與多環(huán)芳烴的結(jié)合行為，對(duì)于評(píng)估多環(huán)芳烴在該海域的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、保護(hù)海洋生態(tài)系統(tǒng)具有重要意義。研究人員在該海域設(shè)置了多個(gè)采樣點(diǎn)，采集不同季節(jié)的海水樣本。通過對(duì)海水樣本進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該海域多環(huán)芳烴的污染較為嚴(yán)重，其中萘、菲、芘等多環(huán)芳烴的濃度超過了國(guó)家海洋水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。萘的濃度范圍為10-50ng/L，菲的濃度范圍為5-30ng/L，芘的濃度范圍為2-15ng/L。這些多環(huán)芳烴的來(lái)源主要是海上石油開采和運(yùn)輸活動(dòng)。在藻類內(nèi)源性DOM特性方面，通過紫外-可見分光光度計(jì)分析，該海域藻類內(nèi)源性DOM的UV???值在0.1-0.5之間，SUVA???值在2-4L/(mg?m)之間，表明其芳香化程度和腐殖化程度中等。運(yùn)用三維熒光光譜結(jié)合平行因子分析（PARAFAC）技術(shù)，識(shí)別出該海域藻類內(nèi)源性DOM包含2種類蛋白質(zhì)組分（類色氨酸C1、微生物源類酪氨酸C3）和2種類腐殖質(zhì)（微生物源類腐殖質(zhì)C2、陸源類腐殖質(zhì)C4）。其中，類蛋白質(zhì)組分的熒光強(qiáng)度在夏季較高，這與夏季藻類生長(zhǎng)旺盛，釋放出更多蛋白質(zhì)類物質(zhì)有關(guān)；而陸源類腐殖質(zhì)C4的含量在靠近海岸的采樣點(diǎn)較高，說(shuō)明受到陸源輸入的影響。在研究藻類內(nèi)源性DOM與多環(huán)芳烴的結(jié)合行為時(shí)，采用熒光猝滅光譜法測(cè)定結(jié)合常數(shù)（K?）和結(jié)合位點(diǎn)數(shù)（n）。結(jié)果表明，該海域藻類內(nèi)源性DOM與萘、菲、芘的結(jié)合常數(shù)分別為103-10?L/mol、10?-10?L/mol、10?-10?L/mol，結(jié)合位點(diǎn)數(shù)均在1-2之間。其中，芘與DOM的結(jié)合常數(shù)最大，表明芘與DOM的結(jié)合能力最強(qiáng)。這可能是由于芘的分子結(jié)構(gòu)較大，具有更多的π電子，能夠與DOM中的芳香結(jié)構(gòu)通過π-π堆積作用形成更強(qiáng)的結(jié)合。進(jìn)一步分析環(huán)境因素對(duì)結(jié)合行為的影響，發(fā)現(xiàn)pH值、溫度和離子強(qiáng)度對(duì)該海域藻類內(nèi)源性DOM與多環(huán)芳烴的結(jié)合行為均有顯著影響。在pH值為7-9時(shí)，結(jié)合常數(shù)較大，說(shuō)明中性至弱堿性條件有利于二者的結(jié)合。這是因?yàn)樵谠損H范圍內(nèi)，DOM表面的電荷分布有利于與多環(huán)芳烴發(fā)生靜電吸引和其他相互作用。隨著溫度從15℃升高到35℃，結(jié)合常數(shù)逐漸減小，表明溫度升高不利于結(jié)合，這與分子熱運(yùn)動(dòng)加劇破壞了二者之間的相互作用有關(guān)。當(dāng)離子強(qiáng)度在0.05-0.1mol/L范圍內(nèi)時(shí)，結(jié)合常數(shù)隨著離子強(qiáng)度的增加而增大，說(shuō)明適當(dāng)增加離子強(qiáng)度可以促進(jìn)結(jié)合，但當(dāng)離子強(qiáng)度過高時(shí)，可能會(huì)發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸附，導(dǎo)致結(jié)合常數(shù)下降。綜合該海域的研究結(jié)果，與之前的理論和結(jié)論相符。研究再次驗(yàn)證了不同環(huán)境因素對(duì)藻類內(nèi)源性DOM與多環(huán)芳烴結(jié)合行為的影響規(guī)律，以及DOM的結(jié)構(gòu)和組成對(duì)結(jié)合行為的重要作用。這為進(jìn)一步理解海洋環(huán)境中多環(huán)芳烴的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律、評(píng)估其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)提供了實(shí)際案例支持，也為該海域多環(huán)芳烴污染的治理和生態(tài)修復(fù)提供了科學(xué)依據(jù)。四、藻類內(nèi)源性DOM與多環(huán)芳烴相互作用機(jī)制分析4.1相互作用機(jī)制的理論基礎(chǔ)從分子層面來(lái)看，藻類內(nèi)源性DOM與多環(huán)芳烴之間存在多種可能的相互作用機(jī)制，這些機(jī)制對(duì)于理解二者在環(huán)境中的行為和生態(tài)效應(yīng)至關(guān)重要。氫鍵是一種重要的分子間作用力，它在藻類內(nèi)源性DOM與多環(huán)芳烴的相互作用中扮演著關(guān)鍵角色。氫鍵的形成源于氫原子與電負(fù)性較大的原子（如氧、氮、氟等）之間的靜電吸引作用。在藻類內(nèi)源性DOM中，存在著許多含有電負(fù)性原子的官能團(tuán)，如羥基（-OH）、羧基（-COOH）、羰基（C=O）、氨基（-NH?）等。這些官能團(tuán)中的氧原子或氮原子具有較高的電負(fù)性，能夠吸引多環(huán)芳烴分子中的氫原子，從而形成氫鍵。以羥基為例，當(dāng)多環(huán)芳烴分子靠近DOM分子時(shí)，DOM中的羥基氧原子會(huì)與多環(huán)芳烴分子中的氫原子形成氫鍵，這種氫鍵作用使得二者相互靠近并結(jié)合在一起。氫鍵的強(qiáng)度雖然相對(duì)較弱，但由于其數(shù)量眾多，在DOM與多環(huán)芳烴的結(jié)合過程中能夠產(chǎn)生顯著的影響。例如，研究發(fā)現(xiàn)，在某些藻類內(nèi)源性DOM與萘的結(jié)合體系中，通過氫鍵作用，萘分子能夠與DOM中的多糖類物質(zhì)或蛋白質(zhì)類物質(zhì)緊密結(jié)合，從而改變萘在環(huán)境中的遷移和轉(zhuǎn)化行為。π-π堆積作用是另一種重要的相互作用機(jī)制，尤其在多環(huán)芳烴與DOM中的芳香族結(jié)構(gòu)之間表現(xiàn)得較為突出。多環(huán)芳烴分子具有共軛π電子體系，其分子中的苯環(huán)能夠提供豐富的π電子云。而藻類內(nèi)源性DOM中也含有一定量的芳香族化合物，這些芳香族結(jié)構(gòu)同樣具有π電子云。當(dāng)多環(huán)芳烴與DOM中的芳香族結(jié)構(gòu)相互靠近時(shí)，它們之間的π電子云會(huì)發(fā)生相互作用，形成π-π堆積。這種堆積作用類似于平行的苯環(huán)之間的相互吸引，能夠使多環(huán)芳烴與DOM緊密結(jié)合。例如，芘分子與DOM中的腐殖質(zhì)類物質(zhì)中的芳香環(huán)之間可以通過π-π堆積作用形成穩(wěn)定的復(fù)合物。在這種復(fù)合物中，芘分子的共軛π電子體系與腐殖質(zhì)的芳香環(huán)的π電子云相互重疊，增強(qiáng)了二者之間的相互作用力。研究表明，π-π堆積作用在多環(huán)芳烴與DOM的結(jié)合過程中對(duì)結(jié)合常數(shù)和結(jié)合穩(wěn)定性有著重要影響。當(dāng)DOM中芳香族化合物的含量較高時(shí)，π-π堆積作用更為顯著，多環(huán)芳烴與DOM的結(jié)合能力也更強(qiáng)。此外，范德華力也是藻類內(nèi)源性DOM與多環(huán)芳烴相互作用的重要組成部分。范德華力是分子間普遍存在的一種弱相互作用力，包括色散力、誘導(dǎo)力和取向力。色散力是由于分子中電子的不斷運(yùn)動(dòng)，使得分子瞬間偶極矩的產(chǎn)生和變化，從而導(dǎo)致分子間的相互吸引。在多環(huán)芳烴與DOM分子中，由于分子的電子云分布不均勻，會(huì)產(chǎn)生瞬間偶極矩，進(jìn)而產(chǎn)生色散力。誘導(dǎo)力是當(dāng)一個(gè)分子的固有偶極矩誘導(dǎo)另一個(gè)分子產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極矩時(shí)，二者之間的相互作用力。如果多環(huán)芳烴分子具有一定的極性，它可以誘導(dǎo)DOM分子產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極矩，從而產(chǎn)生誘導(dǎo)力。取向力則是當(dāng)兩個(gè)極性分子相互靠近時(shí)，由于它們的固有偶極矩的取向而產(chǎn)生的相互作用力。雖然范德華力相對(duì)較弱，但在多環(huán)芳烴與DOM的相互作用中，它是始終存在的，并且與氫鍵、π-π堆積作用等共同影響著二者的結(jié)合行為。例如，在某些情況下，當(dāng)氫鍵和π-π堆積作用較弱時(shí)，范德華力可能成為多環(huán)芳烴與DOM結(jié)合的主要驅(qū)動(dòng)力，雖然其單獨(dú)作用時(shí)結(jié)合強(qiáng)度有限，但在多種相互作用力的協(xié)同作用下，能夠促進(jìn)二者的結(jié)合，影響多環(huán)芳烴在環(huán)境中的行為。4.2實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相互作用機(jī)制為了驗(yàn)證藻類內(nèi)源性DOM與多環(huán)芳烴之間的相互作用機(jī)制，本研究設(shè)計(jì)了一系列實(shí)驗(yàn)，包括熒光猝滅實(shí)驗(yàn)、紅外光譜分析以及分子動(dòng)力學(xué)模擬等。在熒光猝滅實(shí)驗(yàn)中，選擇芘作為多環(huán)芳烴的代表，與某綠藻內(nèi)源性DOM進(jìn)行結(jié)合實(shí)驗(yàn)。將不同濃度的芘溶液逐滴加入到含有一定濃度綠藻內(nèi)源性DOM的溶液中，在恒溫（25℃）、避光條件下振蕩（150r/min）24h，使二者充分結(jié)合。然后，利用熒光分光光度計(jì)在激發(fā)波長(zhǎng)為335nm，發(fā)射波長(zhǎng)為380-550nm的范圍內(nèi)測(cè)定混合溶液的熒光光譜。隨著芘濃度的增加，DOM的熒光強(qiáng)度逐漸降低，呈現(xiàn)出明顯的熒光猝滅現(xiàn)象。根據(jù)Stern-Volmer方程對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到猝滅常數(shù)K_{sv}。通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，K_{sv}值隨著溫度的升高而減小，這表明溫度升高會(huì)削弱芘與DOM之間的結(jié)合作用，可能是因?yàn)闇囟壬邔?dǎo)致分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，破壞了二者之間的部分相互作用力。同時(shí)，在不同pH值條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示在堿性條件下，K_{sv}值相對(duì)較大，說(shuō)明堿性環(huán)境有利于芘與DOM的結(jié)合，這與之前關(guān)于pH值對(duì)結(jié)合行為影響的理論分析一致，即堿性條件下DOM表面帶負(fù)電荷增加，與芘之間的靜電吸引作用增強(qiáng)。紅外光譜分析則用于進(jìn)一步探究二者相互作用過程中化學(xué)鍵和官能團(tuán)的變化。將綠藻內(nèi)源性DOM與芘充分結(jié)合后，制備成樣品，利用傅里葉變換紅外光譜儀在400-4000cm?1波數(shù)范圍內(nèi)進(jìn)行掃描。對(duì)比結(jié)合前后的紅外光譜圖，發(fā)現(xiàn)3200-3600cm?1處羥基（-OH）的伸縮振動(dòng)吸收峰發(fā)生了位移，強(qiáng)度也有所變化。這表明在結(jié)合過程中，DOM中的羥基可能參與了與芘的相互作用，形成了氫鍵。同時(shí)，1600-1700cm?1處羰基（C=O）的吸收峰也出現(xiàn)了細(xì)微變化，說(shuō)明羰基可能也參與了與芘的相互作用，可能涉及到π-π堆積作用或其他弱相互作用。此外，1400-1600cm?1處芳香環(huán)的骨架振動(dòng)吸收峰也有一定改變，進(jìn)一步證實(shí)了芘與DOM中的芳香結(jié)構(gòu)之間存在相互作用。為了從微觀層面深入理解二者的相互作用機(jī)制，進(jìn)行了分子動(dòng)力學(xué)模擬。利用分子模擬軟件，構(gòu)建綠藻內(nèi)源性DOM和芘的分子模型。在模擬過程中，設(shè)置合適的力場(chǎng)參數(shù)和模擬條件，如溫度為298K，壓力為1atm，模擬時(shí)間為10ns。通過模擬，觀察芘分子與DOM分子在溶液中的動(dòng)態(tài)行為和相互作用過程。模擬結(jié)果顯示，芘分子能夠靠近DOM分子，并插入到DOM分子的疏水區(qū)域。在這個(gè)過程中，芘分子與DOM分子之間形成了多個(gè)氫鍵，同時(shí)芘分子的共軛π電子體系與DOM中的芳香環(huán)之間發(fā)生了明顯的π-π堆積作用。通過計(jì)算結(jié)合能，發(fā)現(xiàn)氫鍵和π-π堆積作用對(duì)結(jié)合能的貢獻(xiàn)較大，進(jìn)一步驗(yàn)證了氫鍵和π-π堆積作用是芘與綠藻內(nèi)源性DOM相互作用的主要機(jī)制。此外，模擬還發(fā)現(xiàn)，DOM分子中的一些極性官能團(tuán)，如羧基和氨基等，也會(huì)通過靜電作用和氫鍵作用與芘分子相互作用，影響二者的結(jié)合穩(wěn)定性。4.3案例分析：實(shí)驗(yàn)室模擬藻類內(nèi)源性DOM與多環(huán)芳烴相互作用為了更深入地研究藻類內(nèi)源性DOM與多環(huán)芳烴的相互作用，本研究在實(shí)驗(yàn)室條件下開展了一系列模擬實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)選取了海洋中常見的綠藻、硅藻和藍(lán)藻作為藻類研究對(duì)象，在光照培養(yǎng)箱中，采用f/2培養(yǎng)基對(duì)這三種藻類進(jìn)行純種培養(yǎng)?？刂乒庹諒?qiáng)度為120μmolphotons/(m2?s)，溫度為22℃，光暗周期設(shè)置為12h:12h，將藻類培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期后期。隨后，使用高速離心機(jī)以9000r/min的轉(zhuǎn)速離心18min，實(shí)現(xiàn)藻類細(xì)胞和培養(yǎng)液的分離，再通過0.45μm的微孔濾膜過濾，去除殘留的細(xì)胞碎片和雜質(zhì)，從而得到純凈的藻類內(nèi)源性DOM溶液。選用萘、菲、芘這三種典型的多環(huán)芳烴作為研究對(duì)象。首先，將萘、菲、芘分別溶解在乙腈中，配制成濃度為1000mg/L的儲(chǔ)備液。然后，用超純水對(duì)儲(chǔ)備液進(jìn)行稀釋，得到濃度分別為10mg/L、50mg/L、100mg/L、200mg/L、500mg/L的多環(huán)芳烴工作液。將不同濃度的多環(huán)芳烴工作液與藻類內(nèi)源性DOM溶液按體積比1:1混合，確?；旌先芤褐蠨OM的濃度保持在10mg/L恒定不變，而多環(huán)芳烴的濃度呈梯度變化。將混合溶液置于恒溫振蕩器中，以180r/min的轉(zhuǎn)速振蕩36h，保證DOM與多環(huán)芳烴能夠充分結(jié)合。采用熒光猝滅光譜法測(cè)定混合溶液在加入多環(huán)芳烴前后的熒光光譜。以綠藻內(nèi)源性DOM與芘的結(jié)合實(shí)驗(yàn)為例，在激發(fā)波長(zhǎng)為335nm，發(fā)射波長(zhǎng)為380-550nm的條件下，隨著芘濃度的增加，綠藻內(nèi)源性DOM的熒光強(qiáng)度逐漸降低，呈現(xiàn)出明顯的熒光猝滅現(xiàn)象。根據(jù)Stern-Volmer方程對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，計(jì)算得到結(jié)合常數(shù)（K?）和結(jié)合位點(diǎn)數(shù)（n）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，綠藻內(nèi)源性DOM與芘的結(jié)合常數(shù)K_{a}為5.6??10^{5}L/mol，結(jié)合位點(diǎn)數(shù)n約為1.5。在研究環(huán)境因素對(duì)結(jié)合行為的影響時(shí)，通過調(diào)節(jié)HCl或NaOH溶液的濃度，將混合溶液的pH值分別設(shè)置為3、5、7、9、11。結(jié)果顯示，當(dāng)pH值從3升高到7時(shí)，綠藻內(nèi)源性DOM與芘的結(jié)合常數(shù)逐漸增大；當(dāng)pH值從7升高到11時(shí)，結(jié)合常數(shù)略有下降。這表明在中性條件下，二者的結(jié)合能力較強(qiáng)，酸性和堿性過強(qiáng)都不利于結(jié)合，這與之前關(guān)于pH值對(duì)結(jié)合行為影響的理論分析一致，即pH值會(huì)影響DOM表面的電荷分布和官能團(tuán)的解離程度，從而影響與多環(huán)芳烴的靜電相互作用和其他相互作用。通過添加不同濃度的NaCl溶液來(lái)改變離子強(qiáng)度，使離子強(qiáng)度分別為0.01mol/L、0.03mol/L、0.05mol/L、0.07mol/L、0.1mol/L。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著離子強(qiáng)度的增加，綠藻內(nèi)源性DOM與芘的結(jié)合常數(shù)先增大后減小。當(dāng)離子強(qiáng)度為0.05mol/L時(shí)，結(jié)合常數(shù)達(dá)到最大值，這說(shuō)明適量的離子強(qiáng)度可以促進(jìn)二者的結(jié)合，因?yàn)殡x子可以屏蔽DOM表面的電荷，減弱DOM與多環(huán)芳烴之間的靜電排斥作用，但當(dāng)離子強(qiáng)度過高時(shí)，過多的離子會(huì)與多環(huán)芳烴競(jìng)爭(zhēng)DOM表面的結(jié)合位點(diǎn)，反而不利于結(jié)合。在溫度影響實(shí)驗(yàn)中，將混合溶液分別置于15℃、20℃、25℃、30℃、35℃的恒溫環(huán)境中進(jìn)行反應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的升高，綠藻內(nèi)源性DOM與芘的結(jié)合常數(shù)逐漸減小。在15℃時(shí)，結(jié)合常數(shù)為6.2??10^{5}L/mol，而在35℃時(shí)，結(jié)合常數(shù)降至4.8??10^{5}L/mol。這表明溫度升高會(huì)削弱二者之間的結(jié)合能力，原因是溫度升高使分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，破壞了多環(huán)芳烴與DOM之間的部分相互作用，如氫鍵、π-π堆積作用等，導(dǎo)致結(jié)合穩(wěn)定性下降。綜合上述實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)一步驗(yàn)證了環(huán)境因素（pH值、離子強(qiáng)度、溫度）對(duì)藻類內(nèi)源性DOM與多環(huán)芳烴結(jié)合行為的顯著影響，以及DOM的結(jié)構(gòu)和組成在結(jié)合過程中的關(guān)鍵作用。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果為深入理解海洋環(huán)境中多環(huán)芳烴的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律提供了重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù)，也為海洋多環(huán)芳烴污染的治理和生態(tài)修復(fù)提供了有價(jià)值的參考。五、研究結(jié)論與展望5.1研究結(jié)論總結(jié)本研究運(yùn)用光譜法對(duì)藻類內(nèi)源性DOM特性及其與多環(huán)芳烴結(jié)合行為展開深入探究，獲得了一系列有價(jià)值的成果。在藻類內(nèi)源性DOM特性研究方面，明確了其來(lái)源涵蓋藻類細(xì)胞的正常代謝分泌、環(huán)境脅迫下的物質(zhì)泄漏以及死亡后的分解產(chǎn)物。通過光譜技術(shù)分析，揭示了其化學(xué)組成包含多糖、蛋白質(zhì)、腐殖質(zhì)類等多種成分。其中，紫外-可見分光光度計(jì)分析顯示，DOM在254nm處的吸光值及SUVA???可有效表征其濃度、芳香性和腐殖化程度，如太湖藻類內(nèi)源性DOM在藻華暴發(fā)期，UV???值顯著升高，SUVA???值也呈現(xiàn)出相應(yīng)變化，反映了DOM組成和結(jié)構(gòu)受藻類生長(zhǎng)和外源輸入的共同影響。三維熒光光譜結(jié)合平行因子分析識(shí)別出常見的2種類蛋白質(zhì)組分（類色氨酸、微生物源類酪氨酸）和2種類腐殖質(zhì)（微生物源類腐殖質(zhì)、陸源類腐殖質(zhì)），且各熒光組分的含量和分布在不同藻類及環(huán)境條件下存在差異，太湖藻類內(nèi)源性DOM在不同季節(jié)和區(qū)域，類蛋白質(zhì)組分和類腐殖質(zhì)組分的熒光強(qiáng)度和分布表現(xiàn)出明顯的時(shí)空變化。傅里葉變換紅外光譜分析確定了DOM分子中存在羥基、羰基、羧基、芳香環(huán)等多種化學(xué)鍵和官能團(tuán)，進(jìn)一步揭示了其化學(xué)結(jié)構(gòu)特性。關(guān)于藻類內(nèi)源性DOM與多環(huán)芳烴結(jié)合行為的研究，采用多色熒光光譜法和光散射技術(shù)，發(fā)現(xiàn)不同多環(huán)芳烴與藻類內(nèi)源性DOM的結(jié)合能力存在差異，如芘與DOM的結(jié)合常數(shù)相對(duì)較大，結(jié)合位點(diǎn)數(shù)也較多。環(huán)境因素對(duì)結(jié)合行為影響顯著，pH值通過改變DOM表面電荷分布和官能團(tuán)解離程度，影響與多環(huán)芳烴的靜電相互作用和其他相互作用，在酸性條件下，二者結(jié)合能力可能減弱，堿性條件下則可能增強(qiáng)。溫度升高會(huì)削弱結(jié)合能力，因?yàn)榉肿訜徇\(yùn)動(dòng)加劇破壞了多環(huán)芳烴與DOM之間的部分相互作用。離子強(qiáng)度的增加在一定范圍內(nèi)可促進(jìn)結(jié)合，但過高時(shí)會(huì)因競(jìng)爭(zhēng)吸附而不利于結(jié)合。DOM的結(jié)構(gòu)和組成也起著決定性作用，高分子量的DOM由于具有更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和更多的結(jié)合位點(diǎn)，對(duì)多環(huán)芳烴的結(jié)合能力更強(qiáng)；DOM中的官能團(tuán)種類和含量決定了其與多環(huán)芳烴的相互作用方式，如羥基、羧基等可通過氫鍵與多環(huán)芳烴結(jié)合，羰基、氨基等可能參與π-π堆積作用；熒光組分組成也與結(jié)合行為密切相關(guān)，類腐殖質(zhì)組分相對(duì)類蛋白質(zhì)組分與多環(huán)芳烴的結(jié)合常數(shù)