《二维相关荧光光谱探究土壤富里酸亚组分的质子键合多相性》

技术简介：

利用同步荧光光谱(SFS)结合二维相关光谱(2D COS)和修正Stern-Volmer模型探究了森林土壤富里酸(FA)亚组分的质子键合多相性。利用XAD-8吸附树脂结合Na_4P_2O_7缓冲溶液逐步洗脱方法成功将土壤FA分级为异质性低的FA亚组分(FA_3-FA_(13))。FA_3-FA_(13)含有类蛋白(类酪氨酸和类色氨酸)、类富里酸和类腐殖酸组分,且FA_7-FA_(13)比FA_3和FA_5含有更多含量的类蛋白组分。FA_3-FA_(13)中不同荧光组分的光谱峰强受溶液碱性pH值变化的影响较为明显。FA_3-FA_(13)的2D COS同步和异步相关谱图中自峰和交叉峰的复杂分布与荧光组分的质子键合多相性有关。FA_5-FA_(13)中类蛋白、类富里酸和类腐殖酸组分因pH值变量扰动而产生的光谱变化方向相同。在碱性pH值条件下,修正Stern-Volmer模型定量拟合FA_3-FA_(13)中荧光组分的解离常数(pK_a值),其中类酪氨酸、类色氨酸、类富里酸和类腐殖酸的pK_a值范围分别为6.11, 8.93～10.12, 9.32～10.65和9.70～10.63(R>0.854)。FA_3中类酪氨酸组分的低pK_a值(6.11)表明类酪氨酸组分含有更多含量的芳香族结构和相邻酚基官能团。FA_3-FA_(13)中类色氨酸、类富里酸和类腐殖酸组分的相似pK_a值(8.93～10.65)与羟基苯和氨基酸的pK_a值(8.0～12.02)相近,表明类色氨酸、类富里酸和类腐殖酸组分具有相似的质子亲和力,且酚基官能团和氨基酸组分在其质子键合过程中起主要作用。FA_3-FA_(13)中特定波长处荧光组分的波长连续变化顺序与其pK_a值递增趋势相一致,且质子结合位点的多相性特征同时存在于FA亚组分的不同荧光组分间和相同荧光组分内。FA_3中特定波长处类酪氨酸和类色氨酸组分的pK_a值(6.11～9.16)小于类腐殖酸组分(9.70～9.97),且荧光组分的递增趋势与波长连续变化的顺序(250 nm→275 nm→425～490 nm)相一致。FA_5-FA_(13)中特定波长处类色氨酸组分、类富里酸和类腐殖酸组分的pK_a值递增趋势与波长连续变化的顺序表现出相一致的规律:275 nm(8.93～9.70)→375～495 nm(9.88～10.16)→350 nm(10.65)(FA_5和FA_7), 275 nm(10.11)→290～400 nm(10.35)(FA_9)和265～345 nm(9.32～9.80)→360～450 nm(10.06～10.13)(FA_(13))。同时, FA_(13)中同一类富里酸组分的波长和pK_a值存在325 nm(9.32)→375～425 nm(10.06～10.13)的连续变化顺序。SFS-2D COS结合修正Stern-Volmer模型具有降低光谱重叠率和捕获光谱波长连续变化的优势,为深入研究有机质和污染物间复杂相互作用提供支撑。

研发人员：宋凡浩;栗婷婷;张进;刘沙沙;冯伟莹;何佳;白英臣;