水葫芦（Eichhornia crassipes）的生物量特性研究，以探索其作为农业土壤改良剂的潜力：将多地点的生物地球化学特征与生态毒理学安全性联系起来

《Environmental Chemistry and Ecotoxicology》：Water hyacinth ( Eichhornia crassipes) biomass characterization for a potential exploration as an agriculture soil enhancer: Linking multi-location biogeochemical profiles to ecotoxicological safety

水葫芦（Eichhornia crassipes）生物质从葡萄牙六个地点采集，分析其营养、结构及重金属累积特征，并评估水提取物对藻类、轮虫、水蚤和斑马鱼胚胎的毒性。研究发现：不同地点水葫芦的蛋白质、糖类及重金属（如砷、铅、铬）含量差异显著，根部金属吸附量最高；水提取物 conductivity ≥6.98 mS/cm，对多种水生生物存在剂量-响应关系，Bico和Pateira提取物毒性较低，Sorraia提取物毒性最高；建议基于重金属含量和毒性阈值制定差异化农业应用策略，并优先考虑生物测试与污染控制。

　　水葫芦（Water Hyacinth，学名 *Eichhornia crassipes*）是一种原产于南美洲的入侵性水生植物，如今广泛分布于亚洲、非洲、欧洲和美洲的水域中。由于其快速的生物量积累能力，水葫芦在某些地区被用作农业资源，尤其是在土壤改良和肥料生产方面。然而，水葫芦的潜在生态毒性问题仍然存在，特别是在其作为土壤改良剂的使用过程中，可能会释放重金属、金属loid和其他污染物，从而对周围环境产生负面影响。因此，本研究的目的是评估水葫芦的生物量组成，分析其营养和潜在有毒元素（PTEs）的含量，以及其水提取物对不同水生生物的生态毒性影响，以确保其在农业中的安全和可持续利用。

研究团队从葡萄牙的六个不同地点采集了水葫芦生物量，包括四个北部和两个南部的区域，以探讨不同地理环境对水葫芦组成和毒性的影响。这些地点的选择基于其生态多样性和地理位置的重要性，并且这些地点因水葫芦的大量入侵而具有代表性。通过对水葫芦的结构、化学成分和组织类型（如叶子、浮叶和根部）的分析，研究发现，组织类型对水葫芦的重金属吸附能力具有更大的影响，而非采样地点。根部的吸附能力最强，与木质素、蛋白质和纤维素等结构成分有关，这些成分能够形成金属结合位点，解释了根部的PTEs含量高于其他组织。

水葫芦的营养成分显示其含有丰富的初级营养元素，如钾、磷等，符合欧盟有机土壤改良剂的标准。然而，研究还指出，水葫芦的水提取物具有较高的电导率和PTEs浓度，且对所有测试的水生生物（如微藻 *Raphidocelis subcapitata*、浮游动物 *Brachionus calyciflorus* 和 *Daphnia magna*，以及鱼类 *Danio rerio*）产生了不良影响。尽管不同提取物的毒性程度没有明显的排名，但Sorraia和Bico地区的提取物显示出最低的毒性，而Sorraia的提取物则表现出最严重的毒性，包括藻类生长抑制、浮游动物死亡和鱼胚胎的不良反应。这些结果表明，水葫芦生物量在不同地区的使用应根据具体情况而定，因为不同地点的重金属积累水平存在差异。

研究采用了多种方法对水葫芦进行分析，包括光合色素测定、蛋白质和能量储备分析、以及傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析。光合色素分析显示，不同地点的水葫芦具有相似的光合色素含量，但根部和浮游植物的吸收光谱显示出显著的差异。蛋白质含量的分析表明，某些地点的水葫芦具有较高的蛋白质含量，而其他地点的含量较低，但总体上保持在相似的范围内。FTIR分析进一步揭示了水葫芦不同组织类型的化学特征，包括木质素、蛋白质和纤维素等结构成分的分布情况，这些成分可能与水葫芦的金属吸附能力相关。

此外，研究还对水葫芦的水提取物进行了元素分析，使用了电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）技术，以评估其对不同水生生物的毒性影响。结果显示，水葫芦的水提取物含有较高浓度的PTEs，如砷、铅、铬和钴，同时含有丰富的宏观和微量元素，如铁、镁和钙。不同地点的提取物在毒性表现上存在差异，这表明水葫芦的使用应结合具体环境条件进行评估。

研究还对水葫芦提取物进行了生态毒性测试，包括对微藻、浮游动物和鱼胚胎的暴露实验。结果显示，水葫芦提取物对不同物种的毒性表现各异，某些物种对高浓度提取物表现出较高的敏感性，而其他物种则相对耐受。这表明，在评估水葫芦作为农业资源时，应考虑不同物种对提取物的反应差异，以全面了解其生态影响。

总体而言，水葫芦的生物量和提取物在不同地点表现出不同的化学组成和生态毒性，这强调了在农业应用前进行多物种和多终点的生态毒性评估的重要性。研究结果表明，水葫芦可以作为农业土壤改良剂，但其使用必须谨慎，特别是在考虑其对周围水生生态系统潜在影响的情况下。因此，未来的研究应结合元素组成分析和生态毒性评估，以确保水葫芦在农业中的安全和可持续利用，同时为环境政策制定者提供支持。