三氯生对亚热带淡水生态系统的多营养级联效应：群落结构与功能响应的综合评估

本研究通过户外中宇宙实验，系统评估了三氯生（TCS）在亚热带条件下对淡水生态系统（微生物、浮游植物、浮游动物及大型无脊椎动物群落）的多营养级联效应。研究发现TCS在0.5 μg/L即可显著改变微生物群落结构，并通过直接抑制和间接食物网效应破坏碳氮循环功能，为亚热带水域TCS生态风险评估提供了关键数据。

　　

随着个人护理品和工业产品的广泛使用，三氯生（Triclosan, TCS）作为一种广谱抗菌剂，已在水体环境中频繁检出，其最高浓度可达74 μg/L。这种高亲脂性化合物（log K_ow = 4.8）不仅能通过生物积累威胁水生生物，还可能破坏微生物驱动的关键生态功能。尤其在新冠疫情后，全球河流中TCS污染激增33%，而亚热带地区因高温加速其降解为活性代谢物，生态风险更为复杂。然而，现有研究多聚焦温带生态系统，对TCS在亚热带条件下的多营养级效应认知存在显著空白。

针对这一科学问题，华南师范大学环境研究所的研究团队设计了一项创新的户外中宇宙实验。通过为期9周的研究（含3周处理期和5周恢复期），团队系统评估了TCS（0.05-50 μg/L）对淡水生态系统结构与功能的影响。研究发现TCS在0.5 μg/L即显著改变微生物群落（尤其蓝菌门Cyanobacteria），5 μg/L影响浮游植物群落，其中蓝藻Cylindrospermopsis sp.表现出最高敏感性（NOEC < 0.05 μg/L）。浮游动物中，桡足类无节幼体和Mesocyclops leuckarti的NOEC低至0.5 μg/L。结构方程模型（SEM）进一步揭示，TCS通过直接抑制微生物和间接食物网效应，显著干扰了碳（DOC）氮（氨）循环功能。该成果发表于《Environment International》，为亚热带水域TCS管控提供了关键阈值。

研究采用四大关键技术：1）多营养级中宇宙系统（18个800L单元），模拟亚热带淡水生态系统；2）脉冲式TCS暴露（每日添加）结合QuEChERS-HPLC-MS/MS精准定量；3）16S rRNA扩增子测序解析微生物群落；4）主响应曲线（PRC）和结构方程模型（SEM）量化级联效应。

【3.1 暴露浓度】
TCS在水相半衰期仅3.24天，但沉积物中持续累积，50 μg/L处理组21天后仍保持121 μg/L残留，凸显其沉积物归趋潜力。

【3.2 理化参数】
TCS显著提升DOC（溶解有机碳）和氨氮浓度，最高处理组DOC增幅达对照的2.6倍，反映微生物代谢功能受损。

【3.3 微生物群落】
蓝菌门相对丰度下降40%，Cyanobiaceae科最敏感（PRC物种权重b_k = +0.82），而Bacteroidetes门类群呈现耐药性增长。

【3.4 浮游植物群落】
蓝藻Cylindrospermopsis sp.在0.05 μg/L即受抑制，群落水平NOEC为5 μg/L，但叶绿素a未显著变化，暗示耐受类群补偿效应。

【3.5 浮游动物群落】
桡足类无节幼体丰度下降最显著（NOEC = 0.5 μg/L），而轮虫Lecane stichaea在50 μg/L时增长215%，指示生态位替代现象。

【3.7 级联生态效应】
SEM模型显示，微生物群落变化解释DOC变异的62%（p < 0.001），而浮游植物结构改变驱动46%的浮游动物群落变异（p = 0.003）。

这项研究首次在亚热带尺度上证实，TCS在远低于现行管控浓度（0.5 μg/L）即可触发多营养级联效应。特别值得注意的是，高温条件可能通过加速TCS转化和生物累积放大其毒性，这解释了为何亚热带系统比温带更敏感。研究建立的NOEC数据库（微生物0.5 μg/L、浮游植物5 μg/L）为区域环境标准制定提供了科学依据。此外，TCS对碳氮循环功能的干扰警示其可能加剧水体富营养化风险。未来需重点关注TCS与气候变化的协同效应，以及其在沉积物-水界面的长期归趋行为。