新研究为“生物泵”理论提供补充

最近，中科院南京地理与湖泊研究所副研究员陶玉强等以太湖和多环芳烃为例，通过对整个湖泊春季、夏季和冬季大气、水体、浮游生物和表层沉积物中多项环境指标的同步监测，首次揭示了水中有毒持久性有机化合物的气水界面交换通量和沉降通量及其在表层沉积物和水体中的间接影响机制。

本研究得到了国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会优秀会员项目和江苏省自然科学基金的支持。研究结果最近发表在环境科学领域的权威杂志《水研究》上。

富营养化是国内外许多水体面临的主要环境问题之一。持久性有机污染物污染是国内外许多水体面临的另一个重大环境问题。水体中持久性有机污染物的生物地球化学过程可能受到共存的富营养化问题的影响，其生态风险可能进一步变化。

富营养化如何影响水体中持久性有机污染物的生物地球化学过程和生态风险，是一个亟待解决的科学问题。陶玉强告诉《中国科学报》记者:“以前的研究表明，营养水平的提高增加了海洋和湖泊中的藻类生物量，从而降低了水体中溶解的持久性有机污染物的浓度，增加了空气-水界面上持久性有机污染物的净吸收和沉积通量，以及它们在表层沉积物和底栖生物中的富集。从上到下(大气-水-沉积物)的直接影响过程称为“生物泵效应”。"

尽管国内外学者进行了大量研究，但水体富营养化如何间接影响水体中持久性有机污染物的生物地球化学过程仍不清楚。陶玉强指出:“我们的研究首次为‘生物泵’理论提供了新的重要补充，加深了对浅水富营养化与持久性有机污染物污染耦合关系的认识。”

陶玉强的团队首次发现藻类的生命周期过程对表层沉积物和水体中持久性有机污染物的生物地球化学过程具有重要影响。

第一个效应是春季藻类从表层沉积物中复苏进入水体，降低了表层沉积物中多环芳烃的浓度，但增加了水体中多环芳烃的浓度。冬季藻类沉积和冬眠增加了表层沉积物中多环芳烃的浓度。

第二个效应是长期富营养化显著增加水体的酸碱度，降低沉积物有机质和溶解有机质的芳香性和藻细胞表面的疏水性，从而减少沉积物、溶解有机质和藻类对多环芳烃的富集，减少多环芳烃的沉积通量和在表层沉积物中的富集，但增加整个水体中多环芳烃的总浓度和*溶解浓度，从而促进多环芳烃在各季节气水界面的挥发。

第三种效应是水华漂浮在水体表面，沉降有机物的比例随着藻类生物量的增加而减少，因此多环芳烃沉降通量和日沉降量随着藻类生物量的增加而减少。(沈春雷)

《中国科学报》(第五版《创新周刊》，2017年6月19日)