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胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)是微生物细胞分泌的高分子聚合物,主要由蛋白质、多糖等组成。EPS因具有羧基、羟基等基团而对金属离子和污染物具有强的吸附作用。目前关于EPS与金属离子及有机污染物相互作用的定量研究还有限。本论文以生物膜和活性污泥为例,评价了常用的EPS提取方法,并分别研究了EPS与Al3+、Cu2+及农药麦草畏的相互作用机理,主要得到以下结论:
1、利用高速离心,超声波,EDTA,甲醛,甲醛-NaOH提取生物膜中EPS。结果表明,利用EDTA提取EPS产量最多,但蛋白质,多糖含量相对较少；超声波作前处理的样品,蛋白质,多糖含量最高。EPS的3DEEM(Three-dimensionalexcitation-emission matrix)荧光光谱图表明利用不同方法提取的EPS样品有4或5个荧光峰。利用相同方法提取的EPS中均含有两个类蛋白峰,峰E仅在甲醛-NaOH提取的EPS中存在。荧光基团C和D属于类腐殖酸物质。FTIR光谱显示利用EDTA提取EPS会污染样品。在研究EPS的过程中应慎重考虑利用化学方法,而应该采用一些物理方法作为前处理的提取方法。
2、藻菌生物膜EPS具有两个主要由类蛋白物质产生的荧光峰；EPS中类蛋白物质与Al3+具有较强的配位作用；pH对Al3+-EPS体系的配位作用影响明显,pH在2～4之间,峰A、B两个荧光基团的荧光强度随pH的增大而增大,4～7之间随pH的增大而减小,到7～11之间随pH增大而增大。EPS中N-H、C=O等基团参与Al3+的配位作用。
3、集胞藻EPS中含有类腐殖酸和类蛋白类荧光生色团。Cu与类蛋白物质形成的络合物比与类腐殖酸形成的络合物稳定,与峰C中荧光基团反应的比例最大。在pH为4的酸性条件下由于EPS质子化作用,[Cu2+]淬灭EPS的能力较弱。
4、活性污泥荧光光谱图表明松散态和紧密态EPS都具有两个类蛋白荧光峰,紧密态EPS还具有一个类腐殖酸荧光峰；松散态EPS的峰A,B和紧密态EPS的峰A在各个温度下都能被麦草畏淬灭；而紧密态EPS的峰B,C只有在298 K下能被麦草畏淬灭。松散态和紧密态EPS的峰A被麦草畏淬灭的过程主要是以动态淬灭为主,峰B,C属于静态淬灭过程；松散态EPS中的类蛋白物质与麦草畏生成的络合物比紧密态EPS与麦草畏生成的络合物稳定；EPS中的类蛋白物质比类腐殖酸物质具有更强的络合麦草畏的能力；EPS络合麦草畏是自发进行的,反应中静电力和疏水力起着主要作用。