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微囊藻毒素LR(MC-LR)是蓝藻生长代谢过程中释放的一种潜在致癌物,通过口服和生物富集作用进入人体肝脏,严重危害人体健康。目前,常规的水处理工艺不能稳定、高效地降低水体中的MC-LR浓度。因此,为保障饮用水的水质安全,对MC-LR浓度开展实时在线监测及预警十分必要。本文利用三维荧光光谱技术,结合平行因子分析方法(PARAFAC),对实验室培养的和太湖水体铜绿微囊藻的胞外有机物(EOM)进行了组分分析,同时探究藻细胞生物量、EOM组分与MC-LR释放浓度间的动态关联性,筛选出了与MC-LR浓度高度相关的特征EOM组分,并建立了基于EOM特征组分的MC-LR浓度反演方程。相关结论如下:1.实验室培养的铜绿微囊藻dEOM(溶解态胞外有机物)和bEOM(结合态胞外有机物)三维荧光光谱图中具有4个明显的荧光峰,即低激发波长类色氨酸荧光峰S,高激发波长类色氨酸荧光峰T,紫外区、可见区类腐殖质荧光峰A、C;太湖水华暴发期铜绿微囊藻dEOM三维荧光光谱图中的4个荧光峰与之一致,但bEOM三维荧光光谱图中除了荧光峰T、A、C之外,还出现了类酪氨酸荧光峰D。2.主成分分析表明,实验室培养的铜绿微囊藻dEOM和bEO中荧光峰S、T代表同一种类蛋白,荧光峰A、C代表同一种类腐殖质。太湖水体铜绿微囊藻dEOM和bEOM中荧光峰A、C代表同一种类腐殖质,dEOM荧光峰S、T都可以归为类蛋白,但来源不唯一,bEOM荧光峰D、T都属于类蛋白特征峰,但不可归为一类。3.PARAFAC分析表明,实验室培养的铜绿微囊藻dEOM可分为3个组分,组分1为类色氨酸、组分2为类腐殖质,组分3为类蛋白。bEOM可分为2个组分,即类蛋白和类腐殖质。太湖铜绿微囊藻dEOM和bEOM均可分为3个组分,dEOM组分1、2、3分别为类蛋白、类腐殖质、类色氨酸,bEOM组分1、2、3分别为类酪氨酸、类蛋白、类腐殖质。同时,各荧光峰强度与EOM对应组分得分值呈极显著相关,变化规律相似,荧光峰强度变化基本可以反映对应EOM各组分的含量变化。尤其是荧光峰A、C,其荧光强度和类腐殖质组分得分值的相关系数接近于1,变化规律完全相同。4.MC-LR浓度与藻细胞生物量相关性分析表明,实验室培养铜绿微囊藻的生物量与MC-LR浓度的整体相关系数为0.433,在稳定期、衰亡前期、衰亡期,藻细胞生物量与MC-LR浓度呈极显著相关,其相关系数分别为0.839、0.512、0.680。太湖水华暴发期,叶绿素a浓度与MC-LR浓度的相关系数仅为0.174。因此,利用藻细胞生物量对实际水体中MC-LR浓度进行反演是不可靠的。5.对于实验室培养的铜绿微囊藻,在稳定期、衰亡期,藻细胞对EOM组分和MC-LR的释放能力呈极显著相关。对于太湖铜绿微囊藻,叶绿素a归一化的EOM各荧光峰强度与MC-LR浓度的变化规律相似,根据荧光峰强度与MC-LR的相关性,dEOM荧光峰S、T、A、C和bEOM荧光峰D、T、C与MC-LR浓度呈极显著相关,其相关系数在0.462～0.815之间,可以作为MC-LR浓度反演的特征组分。6.建立基于EOM特征组分的MC-LR浓度反演线性回归方程,根据决定系数、均方根误差和均方根相对误差3个指标评价回归方程反演效果。结果表明,bEOM荧光峰T的反演效果最理想,对于不同叶绿素a浓度范围,回归系数相对集中,决定系数R2为0.841,均方根误差0.579μg·L-1,均方根相对误差37.10%。综上所述,叶绿素a归一化的EOM特征组分与MC-LR浓度之间变化规律相似,藻细胞对这两者的释放能力呈极显著相关,利用EOM特征组分构建的反演线性回归方程获得了较好的反演效果。因此,基于铜绿微囊藻EOM特征组分反演MC-LR浓度的方法是可行的。