溶解有机物(DOM) 存在于地球上的每个水体中，包括咸水和淡水。它是重要的碳源，对环境碳循环至关重要，环境碳循环是碳在环境和自然中以各种形式循环，使地球能够可持续发展生命。
DOM 和阳光之间的相互作用对于碳循环的有效发挥至关重要。然而，DOM 中吸光化合物(也称为发色团)的化学结构仍然有限。
德克萨斯农工大学水生化学实验室首席研究员 、扎克里土木与环境工程系助理教授 Garrett McKay博士荣获 国家科学基金会 (NSF) 颁发的教师早期职业发展 (CAREER) 奖研究 DOM 中发色团的化学成分。
职业奖是国家科学基金会最负盛名的奖项，旨在支持有潜力成为研究和教育领域学术榜样的早期职业教师。McKay 和他的研究小组将在五年内利用 584,000 美元的资助来研究 DOM 发色团的结构和行为，包括教学和研究的整合。
麦凯说：“我们假设，赋予天然有机物棕色或黄色色调的分子间相互作用类型也决定了相关材料的光学特性。” “我们最近与俄亥俄州立大学的一个研究小组合作，研究黑色素，这是一种赋予头发和皮肤颜色的天然色素。DOM 和黑色素的光学特性有很多相似之处，引发了新的有趣的研究问题”。
研究发色团的结构或负责溶解有机物颜色的原子团至关重要。发色团结构影响水生系统的关键过程，例如元素循环、污染物衰减和海洋生产力。
“发色团之间的相互作用可能会对 DOM 反应所用的模型产生巨大影响，但由于缺乏对这些相互作用的分子水平知识，这些影响很难预测，”麦凯说。“在大气系统中也观察到了类似的光学特性。有趣的是，在如此不同的环境中也观察到了这些相似之处。我们感兴趣的是这些相似之处是否存在共同的化学基础。
这项研究的影响不仅会影响到 DOM 界，还会影响到那些研究光学和光化学性质知之甚少的复杂系统的人，如黑色素、大气棕色碳和原油。”
除了培训本科生和研究生外，McKay 将利用先进的分析工具来识别 DOM 中吸光基团的结构成分，并检查这些基团如何相互作用。McKay 和他的团队将在国家高磁场实验室 (NHMFL) 的傅里叶变换离子回旋质谱仪上进行测量，以表征 DOM 的分子结构。NHMFL 是 NSF 支持的用户设施。这将增强对环境中 DOM 行为和反应性的预测。
作为职业奖的一部分，麦凯将专注于向不同受众进行教育和推广他的工作，包括一项教育推广计划，该计划使代表性不足的群体能够使用最先进的技术研究当地水体中的 DOM 发色团，特别是在德克萨斯州拉夫金的拉夫金高中学习水生科学课程。
“我很高兴有机会继续与拉夫金高中合作，”麦凯说。“作为 NSF 资助项目的一部分，我们在 2022 年夏天接待了一位来自拉夫金的高中老师。这是一次很棒的经历。”
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