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这篇综述聚焦磷（P）相关研究，阐述了 P 在生态系统等方面的重要性，以及全球 P 危机现状。介绍了环境基质中 P 形态和生物有效性的分析技术新进展，探讨微生物 P 循环的新见解，强调精准检测对可持续 P 管理的重要性。
引言
磷（P）是所有生物体内至关重要且不可或缺的元素。无机磷酸盐（Pi），像正磷酸盐（ortho-P）、聚磷酸盐（poly-P）和焦磷酸盐（pyro-P），在细胞代谢中意义重大，参与能量存储、传递以及信号转导过程。有机磷（Po）化合物，比如磷脂、核苷酸、ATP 和磷蛋白等，是细胞结构、遗传信息传递和调控机制的基础。
在生态系统层面，P 支撑着初级生产力，驱动生态系统功能的运转。在农业领域，Pi矿物质是重要的易生物利用肥料，Po粪肥经根际微生物群落或植物酶作用缓慢释放 P，发挥潜在 P 缓冲作用。在水生系统中，沉积物释放的 Po/i影响着水柱中的初级生产力，但过量的 P 输入会破坏水质和营养循环。此外，P 还与碳、氮循环相互作用，影响气候变化，导致温室气体排放。
然而，全球面临着 P 危机。P 矿的不可再生性、地理分布不均，加上 P 生物地球化学循环的失衡，使得 P 资源愈发稀缺，预计 40 - 400 年内若未发现新的 P 储量，P 资源可能枯竭。同时，P 在农业径流（全球开采的 P 约 46% 流失于此）和动物粪便（约 40%）等方面的利用效率低下，导致了广泛的富营养化问题，威胁全球水安全。
微生物在 P 循环中发挥着重要作用，它们能通过产生酶、抗生素、有机酸和铁载体等，促进 P 从难溶性形式转化为可利用形式。其中，poly-P 备受关注，它在细胞代谢中扮演多种角色，且广泛存在于各类环境基质中，在湖泊沉积物、海洋环境和土壤中分别占比可达 27.1%、8% 和 30% 。poly-P 在酸性或酶促条件下可水解为活性和生物可利用的 ortho-P，既能作为 P 的储存缓冲物质，又能调节细胞内 C/N/P 比。
精确检测和全面分析 P 形态对实现可持续 P 管理至关重要。传统的 P 分析方法在检测 P 物种多样性、生物有效性，尤其是微生物介导的 P 循环相关 P 方面存在不足。而光谱技术如电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）和核磁共振（NMR），能在整体水平上提供详细的化学形态信息；单细胞拉曼光谱（SCRS）和流式细胞术等单细胞技术可精确量化细胞内 P 库；将遗传探针与先进检测技术如荧光激活细胞分选（FACS）、拉曼 - 荧光原位杂交（Raman-FISH）和微放射自显影荧光原位杂交（MAR-FISH）相结合，有助于识别参与 P 循环的关键微生物。本综述旨在梳理环境和生物基质中 P 的多样形态，总结先进的检测分析方法，为 P 的检测、回收和可持续管理提供参考。
磷的生物有效性和环境基质中的分布
P 物种在环境和生物库中以生物和非生物形式存在，其分布受生物有效性的影响。在所有 P 物种中，ortho-P 被认为是最易生物利用的。全球最大的 ortho-P 来源是原生矿物磷灰石，其含量超过地壳中 P 总量的 80%。不同环境基质中 P 的分布和生物有效性差异显著，这对于精确检测 P、理解其在生态系统和生物过程中的作用至关重要。
精确磷分析的先进检测技术
精确检测不同形式的 P，对于了解其在环境基质中的归宿、转化、生物有效性和循环，进而实现有效的回收和可持续的 P 管理至关重要。由于 P 物种多样，从无机的 ortho-P 到有机的磷酸单酯等，需要先进的检测技术来精确量化和分析环境基质中的 P。光谱技术和单细胞分析技术等的发展，为 P 的精确分析提供了有力手段。
影响与展望
尽管 P 检测取得了显著进展，但仍面临诸多挑战。在环境 P 检测中，基质干扰常导致提取偏差、回收效率低，以及基于化学方法的应用不当；目标 P 库和物种的识别不明确，使得 P 动态的精确量化变得复杂。在生物 P 检测方面，区分细胞内和细胞外 P 库的特异性不足，限制了对细胞 P 代谢的深入理解。未来需要开发更高效、更具特异性的检测方法，以应对这些挑战，推动 P 可持续管理的发展。
