沉积物中有机质对微囊藻毒素在沉积物-水界面环境行为的影响

微囊藻毒素在沉积物和水柱中的存在给水生生态系统和人类健康带来了潜在的安全风险，其在沉积物-水界面的迁移、转化和归宿途径方面的研究越来受到国内外的重点关注。为了探明沉积物有机质对微囊藻毒素在沉积物-水界面迁移转化行为的关键影响作用，本研究在现有研究基础上，通过建立沉积物中痕量微囊藻毒素的快速检测技术，选择代表性湖库的表层沉积物，采用室内微宇宙控制的研究方法，开展微囊藻毒素在沉积物-水界面的吸附、解吸附和微生物降解等环境行为研究。通过定量考察不同沉积物及其不同粒径组分中有机质和外源添加腐殖质类物质的影响，阐述沉积物中有机质对微囊藻毒素在沉积物-水界面环境行为的影响及作用机理，解答"不同沉积物有机质是如何影响和控制MCs在沉积物-水界面的迁移转化行为"这一科学问题，为更全面了解和准确评估微囊藻毒素在沉积物-水界面的环境归趋提供理论依据。

在富营养化湖泊中，大部分水华蓝藻及其毒素会通过多种途径进入沉积物中，因此研究“沉积物-水界面”微囊藻毒素（Microcystins, MCs）的迁移、转化和归宿途径方面的研究越来越受到国内外的重点关注。本项目针对沉积物本身理化性质很可能对这一迁移转化过程产生影响，重点探讨了沉积物有机质对MCs在沉积物-水界面迁移转化行为的影响作用。首先建立并完善了沉积物样品中痕量微囊藻毒素的定量检测方法，并选取典型代表型湖泊沉积物为研究对象，进行有机质对MCs在沉积物-水界面的吸附、缺氧生物降解的影响实验。结果表明，沉积物中微囊藻毒素的灵敏检测方法的建立有效的应用于沉积物中游离态和总毒素的定量分析，表现为高灵敏度和高准确度；在本项目所研究的浓度范围内，MCLR和MCRR在不同表层沉积物中的吸附行为呈现明显不同的吸附机制，且有机质含量是关键影响因子，吸附热力学参数也证明了MCs在不同沉积物中存在两种不同吸附机制；不同溶解性有机质及不同来源有机质对沉积物中微囊藻毒素的缺氧微生物降解作用呈现出一定的促进作用；另外，微囊藻细胞内毒素的缺氧生物降解规律也呈现不同的降解规律，野外采集鲜藻降解存在很长的滞后期，在25 ºC降解半衰期为一个月左右，说明鲜藻细胞内毒素很可能是通过对藻细胞的腐败分解，释放溶解态毒素后通过对溶解态毒素的降解将MCs去除，表明鲜藻细胞内毒素仍存在一定的生态风险性。研究结果为更全面了解和准确评估MCs在沉积物-水界面的环境归趋提供理论依据。整个基金执行期间，整理并发表了具有本基金署名的3篇科研论文，其中SCI检索论文2篇、CSCD检索论文1篇；受理了发明专利1项，合作培养了硕士研究生生1名；参加国内学术会议并做学术报告1次。本项目总经费21.0万元，截止到2013年12月底，共使用经费20.81万元，完成预算99%，各项支出基本按预算执行。建议以本青年基金为研究基础，进一步分析微囊藻细胞内毒素的迁移转化规律，探讨更多的影响因素对微囊藻毒素在沉积物-水界面的吸附、生物降解等迁移转化过程的影响。