河流连通型洪泛区湖泊中，跨水文季节类固醇雌激素的生物降解受不同底物及细菌浮游生物网络调控的影响

《Environmental Pollution》：Steroid estrogen biodegradation across hydrological seasons is shaped by distinct substrate and bacterioplankton network controls in a river-connected floodplain lake

　　

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  水文情势通过DOM质量和细菌浮游生物群落组织改变了EBP。
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  以碳和生物量为基准的指标区分了基质效应和网络效应。
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  枯水期的腐殖质DOM通过共代谢使以碳归一化的EBP提高了45%。
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  枯水期细菌浮游生物群落重组使以生物量归一化的EBP上升了39%。
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  细菌浮游生物网络稳定性介导了E1降解中的DOM-微生物耦合。

引言

微生物生物降解是新兴污染物在水生态系统中的重要自然衰减途径。类固醇雌激素因其广泛存在于淡水系统中且具有干扰水生生物激素调节、性分化和生殖过程的潜力，而受到特别关注（Guo等，2023年）。近期的研究进展揭示了类固醇雌激素多样的微生物转化途径，突显了本地微生物在其环境去除中的核心作用（Griffith等，2023年；Hashem等，2025年）。然而，由于雌激素的浓度通常不足以维持微生物的生长和代谢，其生物降解受到周围有机碳基质的强烈调控（Yu等，2013年）。溶解性有机质（DOM）由一系列复杂的异源和同源有机化合物组成，是天然水体中碳和能量的主要来源，其质量选择性地塑造了细菌浮游生物群落的组成和代谢活性（Zheng等，2026年）。反过来，细菌浮游生物群落通过优先降解、矿化和微生物来源有机物的产生来转化DOM（Guo等，2025年）。这种DOM-细菌浮游生物之间的互惠耦合不断重塑微量有机污染物转化的微生物环境。

河流连接的泛滥平原湖泊是高度动态的系统，其水文情势在季节和年际间呈现出显著的波动。水滞留时间、河湖连通性、径流输入、稀释能力和物质输运的变化共同调控着DOM的数量、来源、组成和转化途径（Lin等，2025年）。例如，增强的径流和河湖连通性增加了来自土壤、湿地和支流的异源DOM输入，从而使DOM向富腐殖质和难降解组分转变（Bai等，2023年）。同时，水文连通性和流场条件与细菌浮游生物的组装过程、类群关联以及支持转化过程的生态背景密切相关（Wang等，2025b；Zhou等，2024年）。这种由水文驱动DOM质量的变异伴随着细菌浮游生物群落中类群特异性的响应，反映了与生长、呼吸和酶降解能力相关的生态策略差异（Ji等，2026年；Lu等，2025年）。因此，水文驱动的DOM变异和细菌浮游生物群落的重组推进了一条合理的生态路径，通过该路径季节性水文情势变化可能影响河流连接泛滥平原湖泊中污染物的降解能力。

DOM可通过基质介导和污染物可及性途径影响微生物驱动的污染物降解。可生物降解溶解有机碳（BDOC）是DOM中可被微生物利用组分的操作性指标，可能支持细菌生长、酶活性和代谢周转，从而为微量有机污染物的共代谢或多基质利用提供所需的代谢背景（Hellauer等，2019年）。相比之下，难降解和富腐殖质的DOM可能通过限制微生物代谢活性和降低雌激素的生物有效性来约束雌激素的生物降解（Zhang等，2026年）。除了单个类群的作用之外，细菌浮游生物群落通过非随机关联和模块化共存网络进行组织，这可能反映了污染物转化过程中的潜在合作、竞争、生态位分化和功能协调。例如，驱动细菌群落动态的确定性和随机性过程已被证明能调控土壤中多环芳烃的生物降解（Wang等，2025a）。尽管先前的研究日益将DOM组成与细菌浮游生物群落组装和生态网络组织在不同水文条件下联系起来（Shi等，2026年；Xiong等，2026年；Zhang等，2025b），但DOM的生物降解性和细菌浮游生物群落组织如何共同影响污染物生物降解，以及它们的相对贡献是否在水文条件间存在差异，尚不清楚。

洞庭湖是中国第二大淡水湖，是长江中游地区典型的河流连接泛滥平原湖泊。与半封闭或封闭湖泊不同，洞庭湖受季节性降水、"四水"入湖径流以及与长江的双向交换强烈影响，导致明显的干湿水文期交替（Yuan等，2015年）。这些季节性水文波动引起水位、滞留时间、水力连通性、淹没范围和物质输运的显著变化，从而在DOM来源、微生物栖息地和污染物暴露方面形成了强烈的梯度（Geng等，2021年）。与此同时，洞庭湖及其相连水域中已报告了包括内分泌活性化合物在内的新兴污染物，引发了对其生态风险和自然衰减能力的担忧（Luo等，2024年；Yang等，2015年）。因此，洞庭湖为检验不同水文期是否与DOM-细菌浮游生物相互作用和新兴污染物衰减的转移相关提供了合适的天然场址。

本研究调查了洞庭湖在湿水期和干水期期间DOM特性、细菌浮游生物群落和雌激素生物降解潜力（EBP）的季节动态。具体而言，我们旨在：(1) 表征不同水文情势下DOM数量、光学特性和生物降解性的季节变化；(2) 阐明细菌浮游生物群落组成、组装过程和种间关联对水文波动的响应；(3) 评估DOM生物降解性和细菌浮游生物群落组织如何共同关联EBP。雌酮（E1）是一种代表性的天然雌激素，也是其他类固醇雌激素微生物降解过程中主要的转化产物，因其在水体环境中广泛存在、具有持续的雌激素活性和生态相关性而被选为目标化合物（Zhang等，2016年）。我们假设：(i) 不同的水文情势将改变DOM组成和生物降解性；(ii) 这些变化将通过基质介导的选择和水文扩散过程与细菌浮游生物群落组装和共存模式的转变相一致；(iii) EBP的差异将反映代谢可用DOM背景和细菌浮游生物群落组织的综合影响。

章节摘要

研究区域和采样点

洞庭湖（28°30′N-30°20′N，110°40′E?113°10′E）位于长江中游地区，是典型的河流连接泛滥平原湖泊，湖面面积为2691 km²，蓄水量为174 × 10⁸ m³，集水区面积为263,000 km²。该湖接受湘江、资江、沅江和澧水的入湖径流，并通过城陵矶口与长江进行水交换。水位通常在五月至十月的湿水期较高，而在

DOM数量和质量的季节模式

洞庭湖的水文化学条件在湿水期和干水期之间表现出明显的季节差异（图S2和表S1），为DOM转化和细菌浮游生物群落动态代表了不同的环境背景。湿水期的DOC浓度显著低于干水期，且与A₃₅₀呈正相关，A₃₅₀是色氨酸DOM丰度的替代指标（图2a和S3）。相比之下，SUVA₂₅₄和SUVA₃₅₀没有

不同水文期间的DOM来源、腐殖化和生物降解性

洞庭湖的DOM数量、组成和生物降解性在湿水期和干水期之间存在显著差异。湿水期较低的DOC浓度主要与高水位条件下的稀释有关，而DOC与A₃₅₀之间的正相关表明色氨酸DOM与总DOM数量平行变化。然而，SUVA₂₅₄、SUVA₃₅₀和A₂₅₀/A₃₆₅没有表现出显著的季节差异，表明没有统一的季节差异是

CRediT作者贡献声明

范洪翔： 撰写——初稿，方法论，调查，形式分析。赵媛媛： 资源，调查。刘树培： 资源。钟恩燕： 调查，数据整理。王昌辉： 资源，数据整理。杨南： 撰写——审阅与编辑，监督。白蕾蕾： 撰写——审阅与编辑，监督，资金获取，概念化。

利益冲突声明

作者声明不存在已知可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。

致谢

本研究得到江苏省自然科学基金（资助号 BK20252103）；江西省自然科学基金（资助号 20232BAB213053）以及NIGLAS科学技术规划项目（资助号 NIGLAS2022TJ06 和 NKL2023-KP01）的支持。

范洪翔|赵媛媛|刘树培|钟恩燕|王昌辉|杨南|白蕾蕾