蓝藻胞外聚合物（EPS）是蓝藻细胞在生长繁殖过程中产生的一类高分子粘性有机质，可将单一蓝藻颗粒粘附聚集在一起形成蓝藻聚集体，并在适宜的气候及水力条件下上浮至水面形成蓝藻水华。蓝藻水华形成过程中EPS絮体的组分复杂多变，主要包含蛋白质、碳水化合物、脂类、腐殖酸类等物质，且各组分具有不同的空间分布特征。研究蓝藻EPS的分布特征、组分变化及其与藻细胞颗粒聚集性能的相互关系，对于探讨蓝藻水华的形成机理及相关预控措施开展均具有重要的理论指导作用。 

　　南京地理与湖泊研究所江和龙课题组的徐华成等研究人员以室内培养铜绿微囊藻及太湖原位水华蓝藻为研究对象，结合理化分析和光谱表征手段，在蓝藻EPS性质表征及其对水华形成的功能作用取得初步进展： 

　　1.水华蓝藻EPS分析方法建立。通过比较不同的物理及化学提取方法，获取了水热提取操作作为EPS的最优提取方法。同时，分析了水热温度及提取时间对EPS各组分的动态变化规律，发现不同有机组分的溶出及降解途径存在明显时序差异性，并对该差异性进行解释。 

　　2.EPS与蓝藻生长的关联效应。探讨了不同营养条件下铜绿微囊藻生长及EPS的变化情况，发现EPS有机质分布模式具有共性规律，即大部分有机质分布于紧密结合型EPS中，仅少量分布于易溶性及松散结合型EPS中。采用三维荧光结合平行因子降维分析模型从EPS复杂荧光图谱中解析出若干独立的荧光组分。多数据统计分析结果进一步表明，蓝藻生长与易溶性EPS层中的色氨酸类和腐殖类物质显著相关；而在松散及紧密结合型EPS层中，其仅与色氨酸类物质相关。研究结果首次表明EPS中有机质特别是色氨酸类物质与蓝藻生长的关联效应。 

　　3.水华蓝藻EPS的环境变化特征。探讨湖泊水体溶解性有机质及EPS在自然环境下的变化行为，可加深EPS对水华形成作用的理解。发现在特定实验条件下EPS的降解程度显著低于溶解性有机质（41.9% vs.59.7%），平行因子分析结果同样表明EPS比溶解性有机质具有更低的降解速率（k<0.519 vs.>0.554）。二维荧光相关光谱进一步发现，溶解有机质中酪氨酸类物质优先降解，其次为腐殖类及色氨酸类物质；而EPS中同样是酪氨酸类物质降解先于色氨酸类物质。基于不同的有机组分降解次序，解析了溶解有机质和EPS环境降解程度及降解速率差异性的原因。 

　　4.EPS对蓝藻水华形成的定量作用解析。目前，关于EPS对蓝藻水华形成具有促进作用已形成共识，但这些研究多为定性层面探讨。通过表面热力学分析结合扩展DLVO理论，分析了野外及室内培养蓝藻细胞在EPS提取过程中聚集性能及表面热力学性能的差异，并通过长序列野外样品采集，首次获得了EPS对蓝藻水华形成的定量作用。结果表明，EPS提取操作使得蓝藻细胞颗粒间能量势垒从初始的331~436 KT增至2034~2074 KT，从而导致聚集性能的恶化。另外，松散结合及紧密结合型EPS在水华形成过程中具有不同的作用分工，如紧密结合型EPS仅在微囊藻聚集过程中发挥作用，而后期黏性水华的形成则主要是松散结合型EPS的能量贡献。进一步分析表明，该作用能量差异性的根源主要是松散结合及紧密结合型EPS层中有机质含量的不同。 

　　上述研究得到了国家自然科学基金面上及青年基金的资助。相关研究结果发表在Water Research以及Chemosphere等期刊。 

　　论文链接： 

　　http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135413000365 

　　http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135413006611 

　　http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653513007029 

　　http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653514012466