背景介绍

当前点源和非点源排放引起的河湖中水体污染和不稳定达标现象已成为全球关注的焦点，常规污染物多介质多要素精准溯源、协同控制是水生态环境领域面临的科技挑战。为此，流域中心汪龙眠团队聚焦黄河、长江流域中污染成因复杂且多相态的氮和有机质，揭示其在不同区域背景下的长期归趋特征及环境效应，构建了流域碳减排和复合污染协同治理的新理论方法和路径。

系列成果一

DOI: https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.122472

亮点：干旱和半干旱地区不同水期下的盐度变化对氮的微生物代谢过程的影响鲜有报道。在枯水期，以NO₃⁻为主的无机氮占据主导地位；在丰水期，盐度高于其他水期。功能基因的丰度随着水量的减少而增加，氮浓度由各种特定的基因组决定。携带这些基因的细菌的相对丰度总体表现为丰水期最低而枯水期最高，在不同水期中差异显著。此外，SO₄²⁻是反硝化、DNRA和ANRA微生物群落的最强预测因子。庞晴晴作为第一作者的相关研究发表在环境科学领域国际顶级期刊Water Research，并入选ESI热点论文。

系列成果二

DOI: https://doi.org/10.1021/acs.est.5c07104

亮点：现有的化学计量模型表明低DOC/NO₃⁻会抑制反硝化作用，但我们针对我国西北典型河流的研究结果显示，低DOC/NO₃⁻组中反硝化基因的中位丰度最高，其次是中组和高组。同位素分析也证实低组中反硝化是主要过程。增强的反硝化作用与溶解性有机质（DOM）中较高比例富里酸有关。室内实验进一步表明，富含富里酸的DOM即使在低DOC/NO₃⁻条件下也能作为高效的碳源，增强硝酸盐还原酶和一氧化氮还原酶活性。朱翔作为第一作者的相关研究发表在环境科学领域国际顶级期刊Environmental Science & Technology。

系列成果三

DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2025.134249

亮点：湖泊中DOM的变化对于理解水质动态和碳循环至关重要，我们研究结果发现藻型湖泊中C4（类酪氨酸）荧光成分的比例更高。值得注意的是，甲烷（CH₄）和二氧化碳（CO₂）的排放通量与藻型湖泊中的C4组分显著相关。同时，室内模拟试验中DOM组分的特征与野外调查结果一致，FT-ICR MS表明藻类主导型微生态系统含有更高的蛋白质含量并具有更大的变异。藻类分解产生的高浓度蛋白质在导致水质恶化方面起到了关键作用。邓杨作为第一作者的相关研究发表在水文水资源领域国际顶级期刊Journal of Hydrology。

结论与展望

该系列研究在生态环境部南京环境科学研究所创新团队项目（GYZX200101）、国家自然科学基金（52270160、U23A2058、52400053、42077294、51679143）的资助下完成。阐明了干旱和半干旱地区水期氮循环微生物的响应规律，明晰了微咸背景下溶解性有机碳与硝态氮的摩尔比调控微生物的氮转化过程的途径，探明了藻型与草型湖泊中藻类和水生植物中DOM对水质恶化和温室气体排放的潜在影响。一方面为构建流域中碳减排等多目标协同的复合污染治理提供科技支撑，另一方面为美丽河湖建设和管理提供决策依据。