近日，我校李順興教授團(tuán)隊(duì)在真光層中鐵的生物可利用性和鐵形態(tài)分析方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)成果在權(quán)威期刊Analytical Chemistry(SCI一區(qū)，IF=8.008)上以“Photodegradation Kinetics and Deep Learning-Based Intelligent Colorimetric Method for Bioavailability-Based Dissolved Iron Speciation”為題發(fā)表。該研究構(gòu)建可對水中溶解態(tài)有機(jī)鐵絡(luò)合物進(jìn)行光降解預(yù)處理和比色傳感的智能檢測新系統(tǒng)，創(chuàng)新性地將Fe(III)有機(jī)絡(luò)合物光降解動力學(xué)同時(shí)應(yīng)用于dFe形態(tài)分析和生物可利用性評價(jià)，為真光層溶解鐵生物可利用性和形態(tài)分析提供新視角。

光降解水體真光層中dFe所釋放游離態(tài)鐵(III)離子是真核浮游植物最重要的生物可利用鐵來源，該研究據(jù)此設(shè)計(jì)了基于鐵的生物可利用性的有機(jī)鐵形態(tài)分析方法(BDIS)，以深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型(DCNN)分析色度信號的變化，以比色傳感器選擇性靈敏檢測光降解過程中新生成、生物可利用性的游離Fe(III)離子，辨別12種鐵形態(tài)的光降解速率。BDIS可在20 min內(nèi)對dFe進(jìn)行光降解、比色檢測，從而分析dFe形態(tài)，評價(jià)生物可利用性差異。

水體溶解性有機(jī)物含有許多鐵的天然配體，富含羧基、羥基、氨基和硫基。由于分子結(jié)構(gòu)和電負(fù)性差異，導(dǎo)致每種形態(tài)有機(jī)鐵絡(luò)合物的配位鍵強(qiáng)度不同，光降解生成游離Fe(III)離子時(shí)間不同，因此比色傳感器顏色變化與自由鐵離子光生速率和產(chǎn)量成正比。

據(jù)光降解動力學(xué)差異，即不同鐵有機(jī)絡(luò)合物光降解過程中游離Fe(III)離子的釋放順序和速率(EDTA>氨基酸、單糖酸>尿素>酚類>多糖)，可區(qū)分dFe形態(tài)。為驗(yàn)證有機(jī)鐵絡(luò)合物的穩(wěn)定性和了解其光降解動力學(xué)原理，F(xiàn)e(III)與有機(jī)配體作用能可通過第一原理計(jì)算其形成能獲得。同時(shí)，基于藻類吸收的dFe生物利用性評估與基于光解動力學(xué)的鐵形態(tài)分析相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.85，因此可通過金屬形態(tài)評估dFe的生物可利用性。該研究可為河流、湖泊和沿海水域的真光層中基于金屬生物可利用性的金屬形態(tài)分析方法提供全新思路。

該研究工作由李順興教授指導(dǎo)完成，李順興教授為該論文的獨(dú)立通訊作者，化學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院2019級研究生駱嘉燚、黃昭景為該論文的共同第一作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金(22074058, S.L; 41976150, X.H.)的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.2c04014

通訊作者簡介

李順興教授，閩南師范大學(xué)污染監(jiān)測與控制福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，廈門大學(xué)和北京科技大學(xué)博士生導(dǎo)師。入選“教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃”、福建省教學(xué)名師、國務(wù)院政府特殊津貼獲得者。主持國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目7項(xiàng)；發(fā)明專利授權(quán)8項(xiàng)；以第一作者或通訊作者發(fā)表論文被SCI、EI收錄88篇，其中JCR I區(qū)65篇，II區(qū)12篇，TOP期刊52篇，其中影響因子超過10的17篇，5.0的60篇。

（文：駱嘉燚）