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勢，導致其在群落中占據更高比例；（2）混合培養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的吸收和利用，并破壞其光合系統反應中心的結構，從而促進產毒微囊藻形成種群優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，發表在水環境領域知名期刊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。