陰離子表面活性劑（Anionic surfactant, AS）是一類能夠改變目標溶液界面張力的化合物，被廣泛應用于日化、金屬加工、皮革、紡織、石油石化等多個工業(yè)領域。以線性烷基苯磺酸鈉（Linear Alkylbezene Sulfonates, LAS）為代表的陰離子表面活性劑是富營養(yǎng)化湖泊中廣泛存在的一類有機污染物，其在藻類群落演替過程中有重要調控作用。有研究發(fā)現，LAS對藻類生長表現出低濃度促進而高濃度抑制的效應。然而，關于LAS在水體中的分布規(guī)律及其對產毒藍藻種群競爭和水華綜合毒性的潛在影響卻鮮有報道。 

圖1 湖泊微表層中陰離子表面活性劑加劇微囊藻水華毒性的四個途徑

　　近日，中國科學院水生生物研究所李敦海研究團隊通過分層采樣調查發(fā)現，湖泊微表層（Surface microlayer, SML）的陰離子表面活性劑濃度較高（最高達580 g/L），遠高于其他文獻報道的混合水層中LAS濃度。在夏季，富營養(yǎng)化湖泊中的微囊藻大量上浮并滯留在微表層，使得微囊藻和LAS的空間分布顯著重疊。因此，在以往的研究中，LAS對微囊藻水華生物量增長和毒性的影響可能被嚴重低估。團隊成員以產毒微囊藻和非產毒微囊藻為研究對象，從光合作用、種群競爭和微囊藻毒素（Microcystins, MCs）合成的角度，試圖闡明環(huán)境濃度的LAS對微囊藻水華毒性的調控作用、調控閾值及其生物學機制。  

　　結果表明，在適宜的模擬生長條件下，濃度超過0.267 mg/L的LAS對微囊藻水華毒性具有促進作用。根據作用機制和閾值范圍，LAS對微囊藻水華毒性的調控作用可分為四個途徑：（1）高于0.267 mg/L（或0.431 mg/L，取決于光照條件）的LAS選擇性地促進產毒微囊藻的光合競爭優(yōu)勢，導致其在群落中占據更高比例；（2）混合培養(yǎng)種群生長競爭實驗結果顯示，高于0.354 mg/L的LAS促進產毒囊藻在群落中占據生物量優(yōu)勢；（3）高于0.5 mg/L的LAS誘導MCs的合成和胞外釋放；（4）高達2mg/L的LAS選擇性抑制非產毒微囊藻對營養(yǎng)的吸收和利用，并破壞其光合系統(tǒng)反應中心的結構，從而促進產毒微囊藻形成種群優(yōu)勢并加劇水華綜合毒性。在機制上，與非產毒微囊藻相比，產毒微囊藻可以通過耗散過剩光能、保持膜結構完整性、維持細胞滲透壓平衡等方式來更好地抵抗LAS脅迫。轉錄組測序表明，非產毒微囊藻的光合損傷可能是由于LAS影響了藻細胞對氮的吸收和同化，最終導致藻膽體的降解。該研究揭示了陰離子表面活性劑的重要生態(tài)學意義，可為廢水排放標準建立和水質安全管理提供新的見解。  

　　上述研究結果以“Environmental concentrations of anionic surfactants in lake surface microlayers enhance the toxicity of Microcystis blooms: insight from photosynthesis, interspecies competition, and MC production”為題，發(fā)表在水環(huán)境領域知名期刊Water Research上，文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.120430。水生所碩士研究生陳沁怡為該論文的第一作者，汪志聰副研究員為通訊作者。本研究得到了國家自然科學基金面上項目的支持。