海洋巨大的碳匯能力在氣候調控方面起著關鍵作用。然而，工業革命以來陸源輸入是導致近海生態系統不斷退化的重要原因之一，對海洋生態功能造成干擾和破壞。近來，一種新型陸源污染物-除草劑受到人們警惕。全球糧食供給日益嚴峻的形勢下，在農業生產中除草劑的消耗量也與日俱增，并存在過量施用現象。當前全球市場上除草劑產品高達17000多種，年消費量超過300億美金。事實上大量的除草劑通過河流、地下水、地表徑流等途徑最終進入海洋，導致近海除草劑污染問題在全球范圍普遍發生。

　　青島能源所張永雨帶領的海洋碳匯與能源微生物研究組通過對黃、渤海內22種除草劑的調查揭示離岸100公里近海范圍內除草劑檢出率高達100%，且有較高的穩定性，最高值出現在河口區域，濃度最高的為陸地上廣為使用的三嗪類除草劑，呈現春季近海除草劑濃度高于秋季的現象。

　　驅動海洋碳匯的生物學機制主要包括浮游植物（微藻）介導的生物泵途徑和微生物介導的微型生物碳泵途徑。而藻和菌在海洋中密不可分，是海洋碳匯的主要驅動力。一半以上的除草劑是光合作用抑制劑，然而對當前的近海除草劑污染現狀是否已足以影響近海浮游植物和細菌群落，并進而影響近海碳匯，卻尚不了解。研究揭示在環境濃度的三嗪類除草劑（如阿特拉津）脅迫下，浮游植物群落的生長和光合效率被削弱29-63%，浮游植物群落結構也發生劇烈變化，受除草劑抑制最嚴重的是硅藻，而兼具異養功能的甲藻受影響相對較弱，導致近海浮游植物群落發生由硅藻向有害甲藻為主的群落結構的劇烈改變。同時，除草劑脅迫下海水溶解氧濃度也顯著降低了18-32%，損害近海生態環境質量。此外，細菌群落結構亦發生劇烈變化，對碳水化合物、氨基酸等多種有機碳底物的代謝能力被明顯抑制，微型生物碳泵潛力受到削弱。有意思的是發現移除浮游植物后的細菌群落結構對除草劑并不敏感，表明海洋中浮游植物與細菌群落的密切關系會加劇除草劑對細菌群落的負面影響。

　　通過一系列研究,結果提示全球除草劑消耗量與日俱增的形勢下，近海除草劑污染若不加控制，將對浮游植物和微生物驅動的近海碳匯功能產生顯著干擾，合理控制除草劑的過量使用和向海輸入，是維持近海生態系統健康穩定，保持和促進近海碳匯能力的重要途徑之一。相關成果發表于海洋與湖沼領域TOP期刊 Limnology and Oceanography。該研究獲得科技部重點研發專項、基金委-山東省聯合基金重點項目、中科院海洋大科學中心“科學號”高端用戶項目等的支持。

　　相關發表文章目錄：

　　1. Yang LQ, Mu SL, Li HM, Zhang ZH, Jiao NZ, Zhang YY*. Terrestrial input of herbicides has significant impacts on phyto- and bacterioplankton communities in coastal wateres. Limnology and Oceanography, 2021, DOI:10.1002/lno.11940.

　　原文鏈接： https://aslopubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/lno.11938

　　2. Yang LQ, Zhang YY*. Effects of atrazine and its two major derivatives on the photosynthetic physiology and carbon sequestration potential of a marine diatom. Ecotoxicology and Environmental Safety. 2020, DOI.org/10.1016/j.ecoenv.2020.111359.

　　3. Yang LQ, Li HM, Zhang YY*, Jiao NZ*. Environmental risk assessment of triazine herbicides in the Bohai Sea and the Yellow Sea and their toxicity to phytoplankton at environmental concentrations. Environment International. 2019, DOI:10.1016/j.envint.2019.105175

　　圖1 陸源除草劑輸入對浮游植物和微生物群落驅動的近海碳匯的潛在影響

　　BP: biological pump; MCP: microbial carbon pump