湖泊富營養(yǎng)化引起的藍(lán)藻爆發(fā)導(dǎo)致水體中有大量藻源性溶解有機(jī)質(zhì)(dissolved organic matter, DOM)，從而影響湖泊中污染物環(huán)境行為及湖泊系統(tǒng)生物地球化學(xué)過程。生物可利用性是DOM的一個重要特征，與湖泊中的碳氮循環(huán)、生物群落結(jié)構(gòu)演替、新興有機(jī)污染物降解等密切相關(guān)。但傳統(tǒng)DOM生物可利用性檢測技術(shù)——生物接種法耗時較長，且不利于分析DOM中活性、半活性和難降解組分特征。

中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所江和龍課題組博士生白雷雷等研究人員自行設(shè)計構(gòu)建了一組四級推流式生物膜反應(yīng)裝置(4-Stage Plug-Flow Bioreactor)，用于DOM生物可利用性快速檢測。與普通生物接種法相比，此生物檢測裝置可在4天內(nèi)得到等同于傳統(tǒng)接種法56天的DOM降解率，同時還能用于分析DOM組分與其分解微生物群落特征間的關(guān)系。

太湖藍(lán)藻水華爆發(fā)時溶解性有機(jī)質(zhì)的生物可利用性分析及難降解有機(jī)質(zhì)(包括有機(jī)氮)分子種類變化

通過應(yīng)用四級推流式生物反應(yīng)裝置，發(fā)現(xiàn)藻源DOM中活性和半活性部分占總體的79%，但難降解組分也不可忽視，DOM的活性與分解細(xì)菌群落多樣性成反向關(guān)系，難降解組分有助于提高微生物群落多樣性。結(jié)合三維熒光–平行因子分析、高效液相色譜–三維熒光、超高分辨率質(zhì)譜(ESI-FTICR-MS)分析技術(shù)，表明親水性腐殖類組分比疏水性腐殖類組分生物活性低，芳香性低、氧化程度高且含氮豐富的DOM分子容易被微生物利用，降解轉(zhuǎn)化后主要產(chǎn)物為脂類物質(zhì)，而難降解物質(zhì)主要是富羧基脂環(huán)族分子。另外，研究還發(fā)現(xiàn)，藻源性溶解有機(jī)質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化導(dǎo)致難降解有機(jī)氮分子種類增加近4倍，從而強(qiáng)烈影響湖泊內(nèi)有機(jī)氮組成。

該研究結(jié)果有助于提高水體DOM生物可利用性分析的效率，也加深了對湖泊中DOM的環(huán)境行為和歸趨，及其環(huán)境和生態(tài)效應(yīng)的認(rèn)識。上述成果以Toward Quantitative Understanding of the Bioavailability of Dissolved Organic Matter in Freshwater Lake during Cyanobacteria Blooming為題在線發(fā)表在《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》(Environmental Science and Technology)上。該項工作得到了國家自然科學(xué)基金和中科院創(chuàng)新交叉團(tuán)隊等項目資助。