水环境中低价磷酸盐的环境行为及生物可利用性

长期以来一直认为低价态磷 (低于+5价) 不参与磷的生物地球化学循环。最近研究证实还原态磷化氢（PH3）是磷循环的气相载体，普遍存在于各种环境中，引起人们对自然界低价磷的存在形态及其在磷循环中作用的极大关注。本项目以低价磷酸盐 (次磷酸盐，H2PO2-，+1价；亚磷酸盐，H2PO3-和HPO32-，+3价)为研究对象，选择典型水环境（地表水、地下水、污水），系统研究低价磷酸盐在水体的存在形态及时空分布特征；考察不同环境因子和氧化剂作用下低价磷酸盐的迁移转化规律；筛选并鉴定代谢转化低价磷酸盐的特征微生物；探讨藻类对低价磷酸盐的利用机制，揭示其是否为磷生物氧化循环的重要参与者；考察低价磷酸盐对水华优势藻类生长的影响，揭示其是否为水华藻类优先利用磷形态。研究成果对于深入揭示磷的生物地球化学循环机制、阐明湖泊中低价磷的生物可利用性、提供科学合理的控制对策具有十分重要的科学意义。

本项目以低价磷(无机磷—亚磷酸盐，H2PO3-和HPO32-，+3 价；有机磷—草甘膦，C3H8NO5P，+3 价)为重点研究对象，系统研究了低价磷在水环境中的环境行为及生物可利用性。在建立离子色谱分析低价磷的测试平台上，获得了太湖水体亚磷酸盐的时空分布特征；考察了不同环境介质下低价磷的迁移转化规律，发现低温、避光、添加生物抑制剂有利于水体中亚磷酸盐的稳定存在，光诱导产生的•OH是水环境中亚磷酸盐的主要氧化剂；筛选并鉴定出以亚磷酸盐为唯一磷源生长的微生物，对筛选出的微生物进行了培养条件优化及代谢机理探讨；深入研究了草甘膦对水生生物的生态毒性效应；考察了低价磷酸盐对水华优势藻类（铜绿微囊藻）生长的影响，发现亚磷酸盐不能作为铜绿微囊藻的唯一磷源，草甘膦能单独作为铜绿微囊藻的磷源，亚磷酸盐和草甘膦均能与正磷酸盐协同促进叶绿素a的合成，增强光合产率。研究成果对于深入揭示磷的生物地球化学循环机制、阐明湖泊低价磷的生物可利用性、提供科学合理的控制对策具有重要的科学意义。项目共发表学术论文13篇，其中SCI收录论文10篇（ES&T 2篇）；申请发明专利2项，获授权1项；培养研究生7名。