巴塔哥尼亞(阿根廷)海洋與河水中腐植酸組成比較

Mara del Carmen Scapini. Vctor Hugo Conzonno Vilma Teresa Balzaretti. Alicia Ferna′ndez Cirelli 著

馬莉娜1 李  捷2 譯

（1 廣東工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院 廣州 510006

2 青島理工大學(xué)環(huán)境學(xué)院 青島 266033）

關(guān)鍵詞：黃腐酸 腐殖質(zhì) 激發(fā)—發(fā)射模型 丘布特河 Engao海灣

Comparison of Marine and River Water Humic Substances in a Patagonian

Environment (Argentina) Ma Lina1, Li Jie2, translate

(1 College of Environment, Guangzhou University of Technology, Guangzhou, 510006

2 College of Environment, Qingdao Technological University, Qingdao, 266033)

Key words: fulvic acid; humic substances; excitation–emission matrices; Chubut River; Engao Bay

有研究表明，河水中的緩沖劑主要是碳酸氫鈉，具有較高的溶解氧濃度(飽和值)和較低的可溶解固體總量。

圖1 丘布特省(阿根廷)采樣點(diǎn)地圖
Fig.1 Map of Chubut Province (Argentina) showing locations of sampling stations

Santinelli和Esteves(1993)發(fā)現(xiàn)在海水和河水中的浮游植物多數(shù)為齒狀硅藻和顆粒狀的溝鏈藻，在河口處引起赤潮的則是漏斗狀亞歷山大藻。關(guān)于Enga o海灣和丘布特河的物理化學(xué)特性見(jiàn)表1。

表1 Engao海灣和丘布特河水的物理化學(xué)性質(zhì)(取樣點(diǎn)表層水)
Tab.1 Physicochemical characteristics of waters (surface water; sampled station)

注：a表示夏季；b表示平均值；n=8；2 years(未發(fā)表的資料)。

有關(guān)阿根廷水生腐殖質(zhì)的研究非常有限，但20世紀(jì)80年代末對(duì)南美洲草原池塘的調(diào)查表明，化學(xué)特性會(huì)影響水體的分布和動(dòng)力學(xué)特征。本研究的目的是比較河水(丘布特河)腐殖質(zhì)和這條河流所注入的海灣(Enga o海灣)中腐殖質(zhì)的結(jié)構(gòu)特性，主要采用元素分析、紅外光譜、核磁共振氫譜、碳譜、紫外可見(jiàn)吸收光譜、熒光光譜等方法。本課題首次更深入地研究了腐殖質(zhì)在這些水域扮演的角色及與之相關(guān)的問(wèn)題。

1  材料和方法

1.1 采樣

作為材料的樣品有：

(1) 腐殖質(zhì)于丘布特河Dolavon采樣點(diǎn)(43°21.10′S，65°43.90′W)由Scapini等(2004)采集，以多種方法分析其結(jié)構(gòu)特性。

(2) 為消除來(lái)自河流的淡水影響，Engan?o海灣的采樣點(diǎn)(43°17′56″S ，65°01′26″W)設(shè)在海浪最高的地方。采樣限于離河口4公里之內(nèi)。在2003年12月到2004年3月之間的兩周內(nèi)，取海洋表面的部分海水(約75 L)，然后立即處理。

(3) 對(duì)腐植酸采取同樣的分析方法，將自然水體用0.45μm濾膜過(guò)濾后分光光度法分析。

1.2 海水中腐殖質(zhì)提取

對(duì)腐殖質(zhì)的分離和提純使用Mantoura和Riley(1976)的方法。先用Whatman GF/C濾器過(guò)濾海水，然后用0.45μm的濾膜(德國(guó)Sartorius醋酸纖維素Sartorius 11106)再次過(guò)濾，并洗滌至波長(zhǎng)200～400 nm范圍內(nèi)(10 cm比色皿)，吸光率為零。記錄吸收光譜(200～900 nm，10 cm比色皿)直到確定可溶解有機(jī)物(DOM)的含量和其他樣品相同為止。然后，將濾液酸化至pH值為2(鹽酸)，使用Amberlite XAD-7樹(shù)脂吸附腐殖質(zhì)。處理完全部腐殖質(zhì)后(約580 L)，用蒸餾水漂洗去除腐殖質(zhì)中的鹽分(主要是氯化物)。分離出的腐殖質(zhì)(約100 mg)，內(nèi)含甲醇2 mol/L和NH4OH(1:1)，用真空蒸餾器(35 ℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā))去除甲醇和氨，通過(guò)離子交換樹(shù)脂(Amberlite IRA-120，H型)濃縮，最后冷凍干燥。使用相同的方法分離和純化河水樣品。

1.3 腐植酸的分析

在真空濃縮和凍干前，需先確定是否存在腐植酸。取出一部分經(jīng)過(guò)離子交換樹(shù)脂洗脫的溶液酸化至pH值為1(鹽酸1 mol/L)，如果存在腐植酸，將在界面析出?；虿捎肈ean(1972)的測(cè)試方法：取100 mL已洗脫的溶液，加入冰醋酸(5 mL)和異戊醇(15 mL)，如果存在腐植酸，將在界面析出。0.45 μm濾膜過(guò)濾后的天然水體樣品(100 mL)可用相同方法分析。

1.4 元素分析和紅外光譜法

用Carlo Erba EA 1108元素分析器和Nicolet Magna 550紅外光譜儀(KBr disc)分析提純后的海水腐殖質(zhì)的元素組成(C、H、N、O等元素)。

1.5 核磁共振法

使用Bruker Advance 300數(shù)碼分光計(jì)在75.475及300.13 MHz條件下，以5 mm的雙向探針測(cè)出海水和河水中腐植酸(80 mg/mL，NaOH 0.5 mol/L重水中))以及相應(yīng)的反式結(jié)構(gòu)的13C和1H譜。13C的光譜參數(shù)為：光譜窗口(Sw)300 ppm，脈沖寬度(PW)30°，獲得時(shí)間(AQ)1.44 s，RD 2 s。數(shù)據(jù)的處理采用LB 10，zgpg 30軟件和Lorentzian-Gaussian卷積法。在溶劑的抑制作用下，核磁共振1H譜參數(shù)：NS 128，Sw 16 ppm，Pw 30.0°，AQ 3.9997 s。數(shù)據(jù)的處理是用LB 0.35，Standar軟件Bruker和Lorentzian卷積法。

1.6 紫外吸收和熒光光譜

紫外可見(jiàn)光的吸收光譜是用裝了SF 170軟件的Metrolab 1700分光光度計(jì)和10 cm的石英比色皿測(cè)得的。為了避免自熄，丘布特河腐殖質(zhì)(3.2 mg /L)和Engao海灣腐殖質(zhì)(6.4 mg/L)在所有的熒光測(cè)量中都需要在NaHCO3溶液(150 mg/L)里形成低聚物。常見(jiàn)的激發(fā)發(fā)射熒光光譜是用Shimadzu RF-5301PC光譜儀(1 cm石英比色皿)測(cè)定的。

激發(fā)發(fā)射模型(EEMs)是用Aminco Bowman系列2與AB2軟件冷光光度計(jì)4.00版本測(cè)定，測(cè)量了330～680nm間任一波長(zhǎng)的亮度。所有的EEM在任一波長(zhǎng)都包括了16497個(gè)顯著的熒光測(cè)量值。每一個(gè)樣品的EEMs都要減去在相同條件下溶劑的EEMs。用多元曲線交替最小二乘(MCR-ALS)法分析數(shù)據(jù)。

調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品的吸光率，使它們?cè)谕患ぐl(fā)波長(zhǎng)處得到相似的結(jié)果。此時(shí)，可以假定2種溶液吸收了同樣數(shù)量的光子。為避免自熄，它們的吸光值均小于0.05(10 mm光程)。測(cè)得的數(shù)值經(jīng)過(guò)儀器修正后(應(yīng)用修正系數(shù)由制造商提供)減去溶劑的發(fā)射光譜值就得到了相同條件下測(cè)定的樣品和標(biāo)準(zhǔn)溶液的發(fā)射光譜值。

2  結(jié)果討論

2.1 酸沉淀

分析腐植酸和黃腐酸時(shí)需考慮到水溶解度對(duì)pH的影響。將樣品置于異戊醇溶液中，加入HCl和冰醋酸后沒(méi)有沉淀，表明不含腐植酸，只含黃腐酸。這和以往的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同。眾所周知，表層海水中腐殖質(zhì)的主要成分都是低分子量物質(zhì)。

2.2 元素組成

Engao海灣和丘布特河黃腐酸的C/N比遠(yuǎn)小于陸地上的淡水。這是因?yàn)樵诤臣昂恿髦?，浮游生物降解釋放蛋白質(zhì)較多，而陸地生態(tài)系統(tǒng)中，占主要地位的是維管束植物的木質(zhì)素(低蛋白)。

2.3 紅外光譜

紅外光譜主要用于腐殖質(zhì)中官能團(tuán)的定性測(cè)定(Bloom和Leenheer1989)，但精確測(cè)定是很困難的，因?yàn)閺亩喾N混合物的紅外光譜重復(fù)進(jìn)行吸收，得到了很寬的譜帶。

通過(guò)測(cè)定Engao海灣黃腐酸得到典型的腐植酸光譜，并與丘布特河黃腐酸(圖2)的紅外光譜進(jìn)行比較。

表2 不同來(lái)源黃腐酸的元素組成
Tab.2 Elemental composition of water fulvic acids from different sources

注：a 濃度：干燥無(wú)灰基(丘布特河黃腐酸的灰分為3.2%，Enga o海灣黃腐酸的灰分為8.2%)。

圖2 黃腐酸的紅外光譜
Fig.2 FTIR spectra of fulvic acids

注：A是丘布特河黃腐酸的光譜；B是Enga o海灣黃腐酸光譜。

由圖2可以看出，2個(gè)頻譜帶都在3200～3600 cm-1處轉(zhuǎn)折，表明存在特定的苯酚和醇類的O-H以及胺類和氨基化合物的N-H。河水的光譜在2500 cm-1處因?yàn)榇嬖隰攘u基而轉(zhuǎn)折，這一情況符合酸在1400～1200 cm-1處的特征吸收光譜線，而海水的光譜在這2個(gè)區(qū)域里都有低的羧酸吸收值。這表明河水的黃腐酸主要含羧基，海水黃腐酸可能主要含酯類。Buffle(1988)也指出海水黃腐酸存在較低含量的羧酸殘留。

在2900 cm-1處，海水黃腐酸(2943 cm-1)和河水黃腐酸(2975 cm-1)的吸收譜線都有明顯的轉(zhuǎn)折，證明了脂肪烴的存在。C-H吸收譜線在1450 cm-1和1375 cm-1處的彎曲證明了甲基和亞甲基的存在(甲基典型值)。

烯烴和/或芳香族的C-H在海水黃腐酸的光譜曲線中(3000～3100 cm-1)吸收值比較低，而在河水黃腐酸的光譜中可能和其他物質(zhì)的吸收曲線重合。兩條吸收曲線都在1600 cm-1附近波動(dòng)，這可能和C=C鍵的存在有關(guān)。在2300 cm-1附近的低吸收強(qiáng)度可能是由于少量帶電胺衍生物和氨基酸的存在。

因?yàn)辄S腐酸中既沒(méi)有醌類也沒(méi)有酯類(見(jiàn)核磁共振譜)，所以1720 cm-1處的吸收曲線表示存在羧酸和/或酯類的羰基官能團(tuán)。在1656 cm-1處的吸收曲線表明含有氨基化合物I的羰基；在1544 cm-1處的吸收曲線表明含有氨基化合物II的C-N，這與海洋黃腐酸中N含量相吻合，這也許是由多肽或蛋白質(zhì)成分差異所造成的。

紅外分析表明Enga o海灣黃腐酸可能含直鏈脂肪烴，乙醇，酯類物質(zhì)，酰胺，胺等成分。這與Buffle1988年的結(jié)果相符，Buffle指出海洋黃腐酸中通常含有脂肪類似物等重要成分，例如脂肪酸、多糖、氨基糖。

2.4 13C和1H核磁共振譜

眾所周知，利用核磁共振法測(cè)定腐殖質(zhì)的化學(xué)構(gòu)成是十分重要的。海水和河水黃腐酸13C和1H核磁共振譜見(jiàn)圖3。

圖3中，典型但低分辨的譜線可能是由于復(fù)雜且無(wú)重復(fù)的結(jié)構(gòu)造成的。通過(guò)了解卷積譜(圖3)來(lái)計(jì)算電子綜合峰面積官能團(tuán)中C和H的原子百分比(表3)。這2種黃腐酸的碳譜表現(xiàn)出一定的相似性和差異性。脂肪族官能團(tuán)的譜線主要是由于碳在 軌道的相互雜交所致，這在2種譜線中都表現(xiàn)明顯，說(shuō)明它們都含脂肪族官能團(tuán)。

圖3 黃腐酸的13C和1H核磁共振譜
Fig.3 13C and 1H NMR spectra of fulvic acids

在60～90 ppm范圍內(nèi)碳氧化合物(乙醚、酒精、碳水化合物)的值在2種譜線中都比較低。這部分雖然小，但卻是海洋黃腐酸的第二個(gè)優(yōu)勢(shì)，這表示之前提取的官能團(tuán)對(duì)海洋黃腐酸中一部分較小的成分起到了重要作用。在90～110 ppm范圍內(nèi)典型的異頭糖類的低共振表明，在黃腐酸中都存在這些化合物和/或一種單一結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。

我們觀察到的主要區(qū)別存在于110～165 ppm范圍內(nèi)，芳香碳和烯碳的特征，以及在165～190 ppm范圍內(nèi)，羧基碳(酸，酯和酰胺)的共振特征。這些共振明顯地表現(xiàn)在河水黃腐酸的譜線上，事實(shí)上，這也是譜線中第二個(gè)波動(dòng)比較大的地方。此外，此范圍內(nèi)海水黃腐酸的共振譜線低于河水中的結(jié)果，這與紅外光譜的測(cè)定結(jié)果相一致。正如Hatcher等(1980)發(fā)現(xiàn)的那樣，部分海水黃腐酸組成中含芳香烴，但缺乏木質(zhì)素。丘布特河黃腐酸和薩旺尼河黃腐酸相似，都有芳香性，但是不同于其他地區(qū)黃腐酸的核磁共振碳譜。我們得到的海灣和河水黃腐酸的共振譜線中，在190～230 ppm范圍內(nèi)，都沒(méi)有明顯表現(xiàn)出醛和酮的C=O的典型共振態(tài)。這表明，在紅外光譜中檢測(cè)出的羰基官能團(tuán)可能是以羧酸和/或羧酸衍生物(酯和/或酰胺)的形態(tài)存在。

氫譜的結(jié)果和碳譜的結(jié)果相一致。2種共振譜線都主要受脂肪族質(zhì)子影響。芳香族質(zhì)子對(duì)海洋黃腐酸譜線的影響可以忽略。Harvey等(1983)發(fā)現(xiàn)海洋黃腐酸的核磁共振譜中沒(méi)有脂肪族的存在。在氫譜中沒(méi)有表示木質(zhì)素和單寧殘留存在的6.8 ppm的峰值(芳香族的H接近苯酚和含甲氧基官能團(tuán))。

Big Soda湖的黃腐酸含有較高的脂肪族碳，較低的芳香族碳；而Engao海灣和丘布特河黃腐酸的共振譜線與Big Soda湖里黃腐酸的共振譜線相似。相比之下，薩旺尼河黃腐酸含較高的酮和芳香族碳。Big Soda湖的黃腐酸主要來(lái)源于水中浮游生物的降解，而薩旺尼河黃腐酸主要來(lái)自土壤中植物的腐化。這表明，本研究的2種黃腐酸都是水生起源。眾所周知，海水腐殖質(zhì)的主要來(lái)源是浮游生物/細(xì)菌的分泌和降解(水生來(lái)源)，對(duì)于河水腐植酸，Spitzy和Leenheer(1988)認(rèn)為，腐植酸最初來(lái)源于河水流過(guò)的湖泊和水庫(kù)。

2.5 紫外可見(jiàn)吸收光譜

紫外可見(jiàn)光譜一般分為3個(gè)部分：真空紫外線(100～200 nm)，紫外線(200～400 nm)和可見(jiàn)光(400～800 nm)。在分析腐殖質(zhì)時(shí)真空紫外線不起作用，因?yàn)樵谶@一范圍內(nèi)，將腐殖質(zhì)溶于水及其他大多數(shù)溶劑中都會(huì)有強(qiáng)烈的吸收。

圖4 兩種黃腐酸的紫外可見(jiàn)吸收光譜
Fig.4 UV-Visible absorption spectra of fulvic acids from Enga o Bay and Chubut River

腐殖質(zhì)在紫外線范圍內(nèi)的吸收是由苯環(huán)上的π電子在不同角度和不同取代物的激發(fā)產(chǎn)生的。由于發(fā)光團(tuán)的種類多、濃度未知而且不易分辨，因而腐殖質(zhì)的紫外光譜分析非常困難。由于在整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的吸收光譜沒(méi)有特征點(diǎn)，通常選取特定的光譜值測(cè)量(如254 nm)。此外，腐殖質(zhì)的光吸收可能呈指數(shù)方式減少：

式中，r表示參考波長(zhǎng)，l表示路徑長(zhǎng)度。

光譜斜率系數(shù)(S)用來(lái)對(duì)比不同的環(huán)境條件，作為參數(shù)，表示一種波長(zhǎng)下的光吸收效率。它跟發(fā)光團(tuán)的性質(zhì)有關(guān)，是發(fā)光團(tuán)的變化指標(biāo)。本研究中，S取決于Enga o海灣自然海水中黃腐酸(經(jīng)0.45μm濾膜過(guò)濾)的紫外吸收光譜，并與丘布特河黃腐酸的光譜做比較。通過(guò)繪制250～400 nm范圍內(nèi)ln(a)對(duì)λ的標(biāo)準(zhǔn)曲線，并利用線性回歸的方法確定了S。得到結(jié)果為18×10-3nm-1，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.3×10-3nm-1，這和丘布特河黃腐酸的S值非常相似(即16×10-3nm-1，標(biāo)準(zhǔn)偏差0.3×10-3nm-1，Scapini等2008)。

Blough和Del Vecchio(2002)指出S值隨著分子量和芳香性的減少而增加，而芳香性的減少則是因?yàn)槿狈ρ由斓姆辑h(huán)結(jié)構(gòu)。本研究中黃腐酸的S值高于腐植酸的，這說(shuō)明這2種黃腐酸都是低分子量，沒(méi)有延伸的芳環(huán)結(jié)構(gòu)。同時(shí)，也表明丘布特河黃腐酸只有很少一部分來(lái)自土壤，Enga o海灣黃腐酸中的土壤來(lái)源則更少。

Peuravuori和Pihlaja(1997)通過(guò)一個(gè)方程式把系數(shù)E2/E3(250和365 nm處的吸光率)和自然水體表面腐殖性溶解物的芳香性(芳香族碳的百分?jǐn)?shù))聯(lián)系起來(lái)：芳香性=52.509-6.78 E2/E3。把紫外光譜上的值代入方程中，算出Enga o海灣黃腐酸的芳香性是5.5(E2/E3=6.9)，低于丘布特河黃腐酸的芳香性(芳香性是21，E2/E3=4.7)。

2個(gè)芳香值都符合核磁共振碳譜得出的芳香族碳百分比。顯而易見(jiàn)，從吸收光譜獲得的結(jié)果和用其他方法得出的結(jié)論是一致的。

2.6 熒光光譜

許多研究探討了腐殖質(zhì)固有的熒光光譜性能，目的是通過(guò)這種高敏感度和不破壞性質(zhì)的方法得到腐殖質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)。產(chǎn)生熒光是由于芳香族化合物，但脂肪族，棕櫚酸和硬脂酸鹽也產(chǎn)生熒光。在這項(xiàng)研究中，熒光性質(zhì)的研究包括激發(fā)發(fā)射模型和量子產(chǎn)量的測(cè)量。

純凈的簡(jiǎn)單化合物的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜非常相似，熒光發(fā)射的最大值與激發(fā)波長(zhǎng)無(wú)關(guān)。然而對(duì)于腐殖質(zhì)來(lái)說(shuō)這是不適用的，腐殖質(zhì)的激發(fā)光譜不同于發(fā)射光譜，熒光發(fā)射的最大值取決于激發(fā)波長(zhǎng)。用EEMs獲得熒光團(tuán)存在和分類的信息比傳統(tǒng)的熒光方法要好，因?yàn)樗鼈兪桥c波長(zhǎng)無(wú)關(guān)的測(cè)量值。

我們分別獲得了Enga o海灣和丘布特河腐殖質(zhì)的EEMs，最大熒光值(激發(fā)最大值/發(fā)射最大值)與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，來(lái)自于對(duì)發(fā)射波長(zhǎng)和激發(fā)波長(zhǎng)平面圖的比較(圖5)。

海水和河水黃腐酸在同一區(qū)域顯示了最大的熒光強(qiáng)度，丘布特河黃腐酸的激發(fā)最大值/發(fā)射最大值為220～260 nm/400～450 nm，Engao海灣黃腐酸的激發(fā)最大值/發(fā)射最大值為260～280 nm/420～450 nm。2種黃腐酸顯示了相似的發(fā)射波長(zhǎng)和激發(fā)波長(zhǎng)。海水黃腐酸在波長(zhǎng)變大時(shí)出現(xiàn)輕微的轉(zhuǎn)變，熒光強(qiáng)度變小。而丘布特河黃腐酸在紫外可見(jiàn)光范圍內(nèi)吸收較低。

Coble(1996)和De Souza Sierra等(2005)提到了2個(gè)腐殖質(zhì)類似物熒光團(tuán)和2種蛋白質(zhì)類似物熒光團(tuán)(酪氨酸和色氨酸類似物)。他們還描述了一種特殊的類似海洋腐殖質(zhì)的熒光團(tuán)。表4列出了我們研究的黃腐酸取得最大熒光值的激發(fā)/發(fā)射波長(zhǎng)范圍，Coble’s(1996)的論文中也記錄了同樣的峰值。

圖5 黃腐酸激發(fā)發(fā)射模型平面圖
Fig.5 Contour plots of excitation emission matrices of fulvic acids from (a) Chubut River and (b) Engan?o Bay (intensity in arbitrary units)

表4 黃腐酸在最大熒光強(qiáng)度處激發(fā)發(fā)射波長(zhǎng)列表
Tab.4 Names and Excitation/Emission wavelength range at maxima fluorescence intensity of peaks from different sources

注：a 表示Coble在1996年的研究結(jié)果。

海水和河水黃腐酸雖然有很大的不同，但他們有著相似的激發(fā)最大值/發(fā)射最大值，即峰值A(chǔ)(激發(fā)最大值/發(fā)射最大值為250～260 nm/380～480 nm)。峰值A(chǔ)處的熒光團(tuán)是海水和河水黃腐酸的主要組成。為了驗(yàn)證其他熒光團(tuán)的存在和/或重要性，將得到的曲線用多元曲線分辨率交替最小二乘法(MCR-ALS)分析。對(duì)于海水黃腐酸，用一種成分解釋全部光譜94.6%的變化，擬合誤差為23.5%，符合平均記錄的信號(hào)；而用兩種成分解釋光譜94.6%的變化，擬合誤差為19.5%。對(duì)于丘布特河黃腐酸，用一種成分解釋全部光譜98.1%的變化，擬合誤差為13.5%，而用兩種成分解釋光譜98.1%的變化，擬合誤差為10.2%。這些結(jié)果表明，用2個(gè)組成部分描述2種黃腐酸是可行的：一個(gè)主要組成部分的約占98%，而次要組成部分為1%～2%。2種黃腐酸主要組成部分的激發(fā)最大值/發(fā)射最大值在峰值范圍內(nèi)都是下降的，盡管海水黃腐酸的激發(fā)范圍里出現(xiàn)一個(gè)輕微變紅，發(fā)射亮度變暗的轉(zhuǎn)折，但2種黃腐酸次要組成部分的性質(zhì)也是相似的：在峰值A(chǔ)和C處的圖像輕微轉(zhuǎn)移到長(zhǎng)波長(zhǎng)處。以往的研究支持占優(yōu)勢(shì)的A類型熒光團(tuán)。

基于對(duì)自然界黃腐酸和腐植酸的研究及相關(guān)文獻(xiàn)，De Souza Sierra等人(2005)發(fā)現(xiàn)忽略腐殖質(zhì)來(lái)源，峰值A(chǔ)和C是一直存在的。黃腐酸強(qiáng)烈熒光的范圍是在激發(fā)最大值/發(fā)射最大值為260 nm/460 nm左右，次強(qiáng)烈的范圍是激發(fā)最大值/發(fā)射最大值為310 nm/440 nm。對(duì)于腐植酸，這2個(gè)范圍分別是260 nm/525 nm和360 nm/520 nm。這進(jìn)一步證明了本次研究的腐殖質(zhì)中主要含黃腐酸，并與用其他方法得到的結(jié)論相一致。

在EEMs中，峰值C的貢獻(xiàn)是很小的，幾乎可以忽略。峰值C被認(rèn)為主要受木質(zhì)素衍生物的影響，而木質(zhì)素在本次研究的腐殖質(zhì)中含量非常低(見(jiàn)吸收光譜)。

Coble(1996)在緬因州海灣和Coble等(1998)在高輻射貧營(yíng)養(yǎng)海洋環(huán)境中發(fā)現(xiàn)，EEMs的峰值C都不明顯以至于難以分辨。他們把這些發(fā)現(xiàn)歸因于表層海水中低有機(jī)質(zhì)含量和太陽(yáng)高照射地區(qū)的光降解，產(chǎn)生了只在低于300 nm范圍內(nèi)受激發(fā)的剩余熒光團(tuán)。Enga o海灣黃腐酸光譜中典型的海洋腐殖質(zhì)類似物的峰值M并不明顯。這和之前Coble提出的高輻射貧營(yíng)養(yǎng)海洋環(huán)境的類型一致。據(jù)此，我們猜測(cè)本次實(shí)驗(yàn)水樣中的黃腐酸可能受輻射影響顯著。

在對(duì)黃腐酸的研究中，沒(méi)有顯示出蛋白質(zhì)類似物的熒光性。光譜信號(hào)與酪氨酸和/或色氨酸及其芳香性有關(guān)。因而可以認(rèn)為，用元素分析法和紅外光譜檢測(cè)法分析Engao海灣黃腐酸蛋白質(zhì)成分，主要起作用的是脂肪族化合物。為了更好地了解腐植酸的熒光性，個(gè)別化合物，如羥基酸和其他替代的酚醛樹(shù)脂，一直在研究中，但是熒光性物質(zhì)的結(jié)構(gòu)仍然是一個(gè)開(kāi)放性問(wèn)題。有文獻(xiàn)指出螢光子在較長(zhǎng)波長(zhǎng)處發(fā)射產(chǎn)生熒光，隨著螢光子的退化和衰老，線性結(jié)合或者某些特定功能的官能團(tuán)(例如羧基，硝基以及芳香族化合物的羥基)增加。此外，把在低波長(zhǎng)處發(fā)射的熒光子歸入到最小的結(jié)構(gòu)；但也有很多人強(qiáng)調(diào)，腐殖質(zhì)類似物的熒光性源自混合熒光團(tuán)，它們的數(shù)量和個(gè)體性質(zhì)可能永遠(yuǎn)無(wú)法了解。而且，“溶解在自然水體中的有機(jī)物質(zhì)熒光團(tuán)的準(zhǔn)確特性是未知的”，“腐殖質(zhì)的熒光子是否主要來(lái)自于腐植酸的熒光性，這也是一個(gè)沒(méi)有答案的問(wèn)題”。

2.7 結(jié)構(gòu)特性和環(huán)境影響

采用不同的分析方法分析兩種黃腐酸得到一致的結(jié)論，它們的結(jié)構(gòu)相似，但有所差異。最重要的相似之處在于它們都有高的直鏈脂肪碳含量和氧化的脂肪族官能團(tuán)。Buffle(1988)指出河水腐殖質(zhì)和海水腐殖質(zhì)的性質(zhì)相似，兩者都源于浮游生物的降解。因此，丘布特河和Engao海灣黃腐酸的相似性支持了丘布特河黃腐酸的水生起源以及之前工作的結(jié)論。

上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果有助于我們做出一些其在水體利用和環(huán)境影響方面的推測(cè)：諸如濾器堵塞或貝類中的藻毒素等。

腐殖質(zhì)可以增加生物產(chǎn)量和海洋甲藻的增長(zhǎng)速度。早期的研究表明，海洋甲藻和硅藻生長(zhǎng)速度的增加取決于腐殖質(zhì)的濃度，這種刺激作用明顯不受營(yíng)養(yǎng)物濃度的影響，而是取決于螯合進(jìn)程以及對(duì)藻類細(xì)胞的新陳代謝的刺激。此外，腐植酸可刺激甲藻的增長(zhǎng)，而黃腐酸則可促進(jìn)硅藻的繁殖，這些結(jié)果對(duì)于Enga o海灣以黃腐酸為主的腐殖質(zhì)來(lái)說(shuō)是有益的。

今后研究將集中論證這些假設(shè)，實(shí)驗(yàn)水樣在干燥期采集，特別是在極端的氣候條件下，像雨水徑流這樣的意外事件會(huì)把黃腐酸帶入河里和海灣，可能會(huì)改變腐殖質(zhì)的構(gòu)成，特性和影響。

3  結(jié)論

致謝和參考文獻(xiàn)(略)

譯自：Aquatic Sciences，2010，72:1～12。

低碳科普知識(shí)(二)

碳匯 一般是指從空氣中清除CO2的過(guò)程、活動(dòng)、機(jī)制，主要是指森林吸收并儲(chǔ)存CO2的多少，或者說(shuō)是森林吸收并儲(chǔ)存CO2的能力。《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》(UNFCCC)的《京都議定書(shū)》于1997年在日本京都召開(kāi)的UNFCCC締約方大會(huì)第三次會(huì)議上達(dá)成。它包含除了UNFCCC之外法律上所需承擔(dān)的義務(wù)。議定書(shū)附件B中包括的各國(guó)同意減少人為溫室氣體的排放量，在2008-2012年的第一承諾期內(nèi)排放量至少比1990年水平低5%。