光照、硫化和浓度效应对水环境中胞外聚合物与银离子相互作用的影响机制

本文研究了紫外光照、银离子浓度和硫化反应对水环境中胞外聚合物(EPS:用海藻酸钠模拟)与银离子交互作用的影响.紫外-可见吸收光谱结果显示,在无硫有紫外光照的条件下,EPS先把银离子转化为零价纳米银,纳米银继而聚凝生成银沉淀.银离子的初始浓度会影响生成的纳米银的稳定性,失稳速度依次为初始浓度4 mmol·L~(-1)8 mmol·L~(-1)2 mmol·L~(-1)1 mmol·L~(-1).高分辨透射电子显微镜(HRTEM)图表明,在有硫有紫外光照条件下,硫化反应和EPS共同作用使银离子生成硫化银和零价银两种纳米颗粒.初始银离子浓度较低(2 mmol·L~(-1)和4 mmol·L~(-1))时硫化反应有助于纳米银保持较好的稳定性;而初始银离子浓度较高(8 mmol·L~(-1))时,硫化反应会降低纳米银的稳定性.在无硫无紫外光照的条件下,EPS未能使银离子转化为纳米银,说明遮光条件会抑制EPS对银离子的还原效率.而在有硫条件下,即使遮光,银离子也会在硫离子和EPS的交互作用下转化为纳米银和纳米硫化银(除了银离子浓度为1 mmol·L~(-1)的样品).这表明硫化过程即使在黑暗环境中也能使银离子转化为纳米银.细菌可以通过胞外聚合物与银离子的相互作用,来抵御银对细胞的生态毒性.在黑暗的地下水环境中,EPS的还原能力弱于有光照的地表水(湖泊河流)环境,细菌更容易受到银的抑制;但地下水中若存在硫化物,硫化反应可以协助细菌的胞外聚合物将银离子转化为颗粒态甚至使其沉淀,从而增强EPS对细菌的保护效果.