湖泊中被忽略的无机还原态磷(IRP)的生态效应研究取得新进展

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全面阐明湖泊磷循环过程并揭示其对生态系统影响一直是环境科学领域研究热点。由于传统认知和分析方法不足, 绝大多数研究均以正五价的磷酸盐(P^+V)为基础, 忽略了磷化氢(P^-III)、次亚磷酸盐(P^+I)和亚磷酸盐(P^+III)等无机还原态磷(简写“IRP”), 致使当前对湖泊磷生物地球化学循环过程认识存在明显的“缺失”。IRP在湖泊中广泛分布且沉积物被证实为IRP产生和释放的热点区域。在人类活动和全球变化双重干扰下，许多湖泊正面临强烈的湖泊环境变异, 形成的强厌氧还原环境将加剧IRP的形成和释放。水体中蓄积的IRP可能对湖泊生态环境系统产生潜在的危害，然而该研究尚未开展。

在此背景下，中国科学院南京地理与湖泊研究所韩超等研究人员系统开展P^+III/P^+V暴露对优势水生植物苦草和藻类的适生性影响研究。结果发现：(1) 试验藻生长均被抑制，P^+III无法作为有效磷源被藻直接吸收利用；且较高浓度P^+III(0.01–0.7 mg/L) 会对藻类产生明显的毒性效应，而铜绿微囊藻和小环藻细胞破坏最为显著。这表明富营养化水体蓄积的IRP会加速藻类的死亡分解，在抑制蓝藻暴发方面具有积极作用。(2) 通过苦草的根系和叶片P^+III暴露模拟实验证实，P^+III对苦草根系、叶片、生物量等生长指标同样具有显著的抑制效应，较高P^+III浓度诱导植物细胞产生显著的氧化应激效应，P^+III对于叶片造成的损伤症状显著高于根系损伤。由此表明水中增加的P^+III无法被苦草根系或叶片吸收利用，而且会对苦草生长和代谢产生毒害效应，在今后水生态风险评估中需要特别注意。

图1.P^+III对藻类和苦草生长影响实验和结果示意图

以上成果分别以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为题发表在Science of the Total Environment 和Environmental Pollution等期刊上面。该成果得到了国家自然科学基金和江苏省优秀青年基金等项目资助。

论文链接：

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

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969722052883