富营养化是国内外众多水体正面临的重大环境问题之一；有毒持久性有机物（POPs）污染是国内外众多水体正面临的另一个重大环境问题。水体POPs的生物地球化学过程可能会受到共存的富营养化问题的影响，其生态风险进而发生改变。富营养化如何影响水体POPs生物地球化学过程及生态风险是亟待解决的科学难题。以往的相关研究表明，营养水平升高增加了海洋及湖泊中的藻类生物量，进而降低了水体溶解态POPs的浓度，增加了POPs在大气-水界面的净吸收、沉降通量及其在表层沉积物及底栖生物中的富集，此自上而下（大气-水体-沉积物）的直接影响过程被称为“生物泵效应”，国内外学者对此已开展了较多的研究。但富营养化如何间接影响水体POPs的生物地球化学过程至今未知。
近日，中国科学院南京地理与湖泊研究所副研究员陶玉强等在国家自然科学基金（41471400）、中科院青年创新促进会优秀会员专项及江苏省自然科学基金（BK20141514）等项目资助下，以太湖和多环芳烃（PAHs）为例，通过对春季、夏季及冬季全湖大气、水体、浮游生物及表层沉积物中多环境指标的同步监测，首次揭示了富营养化对水体POPs的大气-水界面交换通量、沉降通量及其在表层沉积物和水体中赋存的间接影响机制。首次发现藻类的生命循环过程对表层沉积物及水体中POPs生物地球化学过程有重要影响（春季藻类从表层沉积物复苏进入水体降低了表层沉积物中PAHs浓度，但增加了水体PAHs的浓度；冬季藻类沉降冬眠增加了表层沉积物中PAHs浓度）；长期富营养化显著增加了水体pH值，降低了沉积物有机质和溶解有机质的芳香性以及藻类细胞表面的疏水性，因而降低了沉积物、溶解有机质及藻类对PAHs的富集，降低了PAHs的沉降通量及在表层沉积物中的富集，但增加了整个水体PAHs的总浓度和自由溶解态浓度，进而促进了各季节大气-水界面PAHs的挥发；因藻类水华漂浮于水体表面，沉降的有机质比例随藻类生物量增大而降低，因此PAHs沉降通量及每日沉降量随藻类生物量增大而降低。
此研究成果近日在环境科学领域刊物Water Research上发表，率先为“生物泵”理论提供了新的重要补充，补充了对浅水水体中富营养化与POPs污染之间耦合关系的认识。
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富营养化对有机污染物生物地球化学过程的间接影响机制
