海水养殖区老化藻体与铁离子共存下抗生素的光化学转化机制

海洋老化浮游植物的有机组分具有光化学降解行为，但是对于浮游植物老化后产生的胞外聚合物（EPS）和植物碎屑（残体）与铁离子形成配合物的光化学活性及其对共存污染物的转化尚无报道。本项目拟从海水养殖区获得老化藻体的EPS和残体，分离提取后，研究这些物质与铁离子的配位反应以及形成配合物的光化学活性，进一步研究这些配合物对共存的典型抗生素污染物的光化学氧化的影响，通过结构表征与光化学反应自由基检测来揭示光化学反应机制。本项目研究的意义在于将人们对养殖水体中老化藻体的EPS和残体与铁离子螯合物光化学反应的认识从类比推测发展到实验证明与科学解释，揭示老化藻体的EPS和残体与铁离子螯合物的光化学过程对海水体系中有机污染物转化机制，为水体自净和水体修复寻找新的理论依据。

中国多数海水养殖区富营养化现象严重，其中有大量老化藻类产生。在浮游植物老化过程中，存在着的大部分脂质（如一些比较活跃的脂质：叶绿素，类胡萝卜素，多元不饱和脂肪酸等）在海水透光层上半部的光降解过程中占有重要地位。自然界中广泛存在的铁元素，其水中三价铁离子的水合物，氧化物，有机螯合物等都能发生光化学反应，并伴随着自由基的产生。我们针对从海水养殖区获得老化藻体的EPS 和残体，分离提取后，研究这些物质与铁离子的配位反应以及形成配合物的光化学活性，进一步研究这些配合物对共存的典型抗生素污染物的光化学氧化的影响，通过结构表征与光化学反应自由基检测来揭示光化学反应机制。首先，我们进行了海藻胞外聚合物（EPS）的提取方法的比较研究，考察了高速离心法、高温离心法、EDTA法、阳离子交换树脂法和超声波法5种提取方法对海藻胞外聚合物的提取效率，分别对胞外聚合物的蛋白质、糖类和DNA进行分析，同时测定提取所得的EPS总量。通过对单位提取量的对比，探讨了适合藻类胞外聚合物的提取方法。该5种提取方法常用于活性污泥的EPS的提取，本研究发现它们同样适用于海洋微藻EPS的提取。并对海藻生长期内EPS总量的变化进行的监测，发现随着藻类的生长其EPS的总量也是有所增加的，但是其组分比例变化不大。其次，对海水养殖区常见污染物-抗生素光化学降解进行研究，考察了不同抗生素初始浓度、pH、光强等在Fe（Ⅲ）、海洋微藻存在下对抗生素光降解效率的影响，发现在本实验体系中，这些因子都会对抗生素的光降解效率产生影响。最后，对光降解反应机制进行初步探讨，对光反应体系中OH的产生进行测定，发现体系中存在大量的OH；并运用三维荧光光谱研究海洋微藻EPS和抗生素的相互作用，发现EPS的某些峰可以被抗生素淬灭，说明EPS对其在水环境中的迁移、转化有一定的影响；此外还测定了量子产率，初步探讨光降解反应机制。