城市环境所揭示铜绿微囊藻砷转化与代谢的影响因素

砷(As)在天然水体中多以砷酸盐[As(V)]、亚砷酸盐[As(III)]等无机形态和一甲基砷(MMA)、二甲基砷(DMA)等有机形态存在，因其不同的生物毒性效应与环境健康风险而引起世界范围内的广泛关注。尽管已有的研究表明蓝绿藻等微生物在砷的生物转化与代谢中发挥重要作用，但是有关环境因素对藻类砷转化与代谢的影响研究仍然十分缺乏和滞后。

中国科学院城市环境研究所城市水环境与水生态研究组颜昌宙团队采用正交试验设计方法（Taguchi methods），选择五价无机砷、溶解性无机氮、溶解性无机磷和pH值作为主要影响因子，开展了一系列的室内模拟实验来确定影响铜绿微囊藻砷生物转化的最优化试验条件。研究发现氮是影响铜绿微囊藻砷（特别是三价砷）生物转化的关键因素，因为氮能促进藻的生长，并随之促进三价砷在藻中的积累和排出，进而提高铜绿微囊藻将五价砷还原为三价砷的速率。而磷是除砷外，影响藻类砷积累的主要影响因素。因此，低磷高氮环境有利于砷的累积。此外还发现，在低砷高磷环境下，藻类累积的少量砷被安全地储存在活藻细胞内，但在藻细胞死亡后会很容易释放出来。该研究结果有助于科学认识砷的生物地球化学行为，特别是在评价与砷污染水体藻类修复相关联的关键环境因素的全面控制和实际应用方面具有十分重要的科学意义。

该研究成果发表于环境科学国际期刊《水研究》（Zhenhong Wang,Zhuanxi Luo,Changzhou Yan,Baoshan Xing. Impacts of environmental factors on arsenate biotransformation and release in Microcystis aeruginosa using the Taguchi experimental design approach，Water Research, 2017, 118: 167–176 ）。该研究得到了国家自然科学基金和国家国际科技合作专项资助。

在砷、氮、磷和pH 值影响下铜绿微囊藻胞内(a)五价砷、(b) 三价砷和 (c) 总砷的信噪比