藻源有机质的光谱特征及其与铜的络合机制研究——以浒苔(Ulva prolifera)为例

本研究针对近岸生态系统中藻类衰解释放溶解有机质(DOM)的关键科学问题，通过模拟浒苔在黑暗/光照条件下的降解过程，结合紫外-可见光谱(UV-Vis)、三维荧光-平行因子分析(EEMs-PARAFAC)和阳极溶出伏安法(ASV)，揭示了藻源DOM的组分演化规律及其铜络合特性。研究发现光照显著影响DOM的分子量分布和腐殖化程度，其中黑暗条件下形成的腐殖质类组分具有更强的Cu2+ 络合能力，为理解藻华期间有机配体库的动态变化提供了重要依据。

　　

在近岸生态系统中，大规模藻华现象正成为全球性环境问题。当藻类如浒苔(Ulva prolifera)爆发性增殖后，其衰解过程会释放大量溶解有机质(DOM)，这些物质如同海洋中的"分子密码"，不仅影响着碳循环路径，更通过与重金属的相互作用重塑着生态系统的化学平衡。然而，这些藻源DOM究竟包含哪些神秘组分？它们如何与铜等关键金属元素"共舞"？光照条件又会如何改变这场分子层面的"化学博弈"？这些问题直接关系到我们对藻华生态效应的认知深度。

中国海洋大学的研究团队在《Marine Environmental Research》发表的研究，通过实验室模拟浒苔在不同光照条件下的降解过程，运用紫外-可见光谱(UV-Vis)解析DOM的芳香性和分子量特征，采用三维荧光光谱结合平行因子分析(EEMs-PARAFAC)解码荧光组分，并利用阳极溶出伏安法(ASV)定量测定铜络合能力。实验样本采自青岛石老人海域的浒苔及近岸海水沉积物系统，通过90天的控制实验捕捉DOM的动态演变。

UV-Vis光谱特征揭示分子演化
研究发现黑暗条件下释放的DOM具有更高的SUVA₂₅₄
(比紫外吸光度)和E₂
/E₃
比值，表明其含有更多芳香族结构和较大分子量组分。而光照组DOM的SR(光谱斜率比)值更高，说明光降解促使小分子物质生成。

EEMs-PARAFAC组分指纹
平行因子分析识别出6种荧光组分：黑暗组以腐殖质类(C1、C3)、富里酸类(C4)为主，后期出现高腐殖化特征的类腐殖质；光照组则富集色氨酸类(C2)和低分子量富里酸(C5)，显示光化学降解抑制了腐殖化进程。

铜络合能力的动态博弈
阳极溶出伏安数据显示，黑暗组铜络合容量(CuCC)在降解中期达峰值(4.32 μmol/mg C)，条件稳定常数(log K)最高达8.45，表明形成的腐殖质类物质具有强配位能力。而光照组的CuCC始终低于黑暗组，证实光敏组分更易被矿化。

这项研究首次系统揭示了光照条件对藻源DOM分子演化的调控机制，特别是阐明了黑暗环境中形成的腐殖质类物质作为"高效铜载体"的生态作用。在藻华消退期，沉降到海底的藻类残体可能通过持续释放高络合能力的DOM，显著改变重金属的生物有效性。这不仅为近海金属循环模型提供了关键参数，也为理解藻华期间有机配体库的生态功能开辟了新视角。研究建立的EEMs-PARAFAC与ASV联用技术体系，为复杂环境体系中金属-有机相互作用研究提供了方法学范式。