湖泊中被忽略的無機還原態磷生態效應研究獲進展

全面闡明湖泊磷循環過程并揭示其對生態系統影響一直是環境科學領域研究熱點。由于傳統認知和分析方法不足, 絕大多數研究均以正五價的磷酸鹽(P+V)為基礎, 忽略了磷化氫(P-III)、次亞磷酸鹽(P+I)和亞磷酸鹽(P+III)等無機還原態磷(簡寫“IRP”), 致使當前對湖泊磷生物地球化學循環過程認識存在明顯的“缺失”。IRP在湖泊中廣泛分布且沉積物被證實為IRP產生和釋放的熱點區域。在人類活動和全球變化雙重干擾下，許多湖泊正面臨強烈的湖泊環境變異, 形成的強厭氧還原環境將加劇IRP的形成和釋放。水體中蓄積的IRP可能對湖泊生態環境系統產生潛在的危害，然而該研究尚未開展。

在此背景下，中國科學院南京地理與湖泊研究所韓超等研究人員系統開展P+III/P+V暴露對優勢水生植物苦草和藻類的適生性影響研究。結果發現：(1) 試驗藻生長均被抑制，P+III無法作為有效磷源被藻直接吸收利用；且較高濃度P+III (0.01–0.7 mg/L) 會對藻類產生明顯的毒性效應，而銅綠微囊藻和小環藻細胞破壞最為顯著。這表明富營養化水體蓄積的IRP會加速藻類的死亡分解，在抑制藍藻暴發方面具有積極作用。(2) 通過苦草的根系和葉片P+III暴露模擬實驗證實，P+III對苦草根系、葉片、生物量等生長指標同樣具有顯著的抑制效應，較高P+III濃度誘導植物細胞產生顯著的氧化應激效應，P+III對于葉片造成的損傷癥狀顯著高于根系損傷。由此表明水中增加的P+III無法被苦草根系或葉片吸收利用，而且會對苦草生長和代謝產生毒害效應，在今后水生態風險評估中需要特別注意。

圖1.P+III對藻類和苦草生長影響實驗和結果示意圖

以上成果分別以Ignored effects of phosphite (P+III) on the growth responses of three typical algae species和New insights into the growth response of the macrophyte Vallisneria natans exposed to phosphite為題發表在Science of the Total Environment 和Environmental Pollution等期刊上面。該成果得到了國家自然科學基金和江蘇省優秀青年基金等項目資助。

論文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0269749121022545