陰離子表面活性劑（Anionic surfactant, AS）是一類能夠改變目標(biāo)溶液界面張力的化合物，被廣泛應(yīng)用于日化、金屬加工、皮革、紡織、石油石化等多個(gè)工業(yè)領(lǐng)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(yíng)養(yǎng)化湖泊中廣泛存在的一類有機(jī)污染物，其在藻類群落演替過(guò)程中有重要調(diào)控作用。有研究發(fā)現(xiàn)，LAS對(duì)藻類生長(zhǎng)表現(xiàn)出低濃度促進(jìn)而高濃度抑制的效應(yīng)。然而，關(guān)于LAS在水體中的分布規(guī)律及其對(duì)產(chǎn)毒藍(lán)藻種群競(jìng)爭(zhēng)和水華綜合毒性的潛在影響卻鮮有報(bào)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(gè)途徑

　　近日，中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所李敦海研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)分層采樣調(diào)查發(fā)現(xiàn)，湖泊微表層（Surface microlayer, SML）的陰離子表面活性劑濃度較高（最高達(dá)580 g/L），遠(yuǎn)高于其他文獻(xiàn)報(bào)道的混合水層中LAS濃度。在夏季，富營(yíng)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(duì)微囊藻水華生物量增長(zhǎng)和毒性的影響可能被嚴(yán)重低估。團(tuán)隊(duì)成員以產(chǎn)毒微囊藻和非產(chǎn)毒微囊藻為研究對(duì)象，從光合作用、種群競(jìng)爭(zhēng)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(duì)微囊藻水華毒性的調(diào)控作用、調(diào)控閾值及其生物學(xué)機(jī)制。  

　　結(jié)果表明，在適宜的模擬生長(zhǎng)條件下，濃度超過(guò)0.267 mg/L的LAS對(duì)微囊藻水華毒性具有促進(jìn)作用。根據(jù)作用機(jī)制和閾值范圍，LAS對(duì)微囊藻水華毒性的調(diào)控作用可分為四個(gè)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(jìn)產(chǎn)毒微囊藻的光合競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)致其在群落中占據(jù)更高比例；（2）混合培養(yǎng)種群生長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，高于0.354 mg/L的LAS促進(jìn)產(chǎn)毒囊藻在群落中占據(jù)生物量?jī)?yōu)勢(shì)；（3）高于0.5 mg/L的LAS誘導(dǎo)MCs的合成和胞外釋放；（4）高達(dá)2mg/L的LAS選擇性抑制非產(chǎn)毒微囊藻對(duì)營(yíng)養(yǎng)的吸收和利用，并破壞其光合系統(tǒng)反應(yīng)中心的結(jié)構(gòu)，從而促進(jìn)產(chǎn)毒微囊藻形成種群優(yōu)勢(shì)并加劇水華綜合毒性。在機(jī)制上，與非產(chǎn)毒微囊藻相比，產(chǎn)毒微囊藻可以通過(guò)耗散過(guò)剩光能、保持膜結(jié)構(gòu)完整性、維持細(xì)胞滲透壓平衡等方式來(lái)更好地抵抗LAS脅迫。轉(zhuǎn)錄組測(cè)序表明，非產(chǎn)毒微囊藻的光合損傷可能是由于LAS影響了藻細(xì)胞對(duì)氮的吸收和同化，最終導(dǎo)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(xué)意義，可為廢水排放標(biāo)準(zhǔn)建立和水質(zhì)安全管理提供新的見(jiàn)解。  

　　上述研究結(jié)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(lǐng)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(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目的支持。