东北地理所在寒区湖泊抗生素全季节多介质环境行为机制及驱动因素研究方面取得进展
尽管冰封湖泊占全球湖泊总量的半数以上，但它们在淡水系统研究文献中的关注度却不足2%。尤其值得注意的是，抗生素在这些系统中不同环境介质间的环境行为特征、机制及关键驱动因素仍存在认知空白。我们前期研究发现，冰封期抗生素浓度与生态风险显著高于非冰封期，这主要归因于结冰过程对于抗生素的压缩效应——结冰过程中会使抗生素被大量挤压浓缩至水层（Ju et al.,2023）。因此，揭示冰封条件下抗生素在不同环境介质中的分配规律、环境行为特征及其关键驱动因素，对于深入揭示冰封湖泊脆弱生态系统中抗生素等新污染物的环境行为具有重要意义。
图1 查干湖冰封期采样现场
东北地理所水环境健康与模拟学科组以典型寒区冰封湖泊——查干湖为例，系统研究了抗生素在冰封期的特异性环境行为及其关键环境驱动因素。通过量化全季节分布系数（KD），并将抗生素的理化特性与季节性变量相结合，运用统计方法和数据驱动模型，揭示抗生素在冰层（冰水与冰悬浮颗粒物）、水层（上覆水与悬浮颗粒物）及沉积物层（孔隙水与沉积颗粒物）中六项介质分配特征的关键驱动因素。
研究发现，抗生素在冰冻期间呈现出独特的多介质分配特征：
（1）液相介质中孔隙水中抗生素浓度显著高于上覆水和冰水；固相介质中抗生素则主要存在于悬浮颗粒物中。
（2）沉积物层中抗生素分配主要受抗生素理化性质控制，而冰层和水层中抗生素的分配则主要受冻融动力学（30.27%）和陆源输入（21.35%）驱动。
（3）低温会改变有机碳对抗生素的吸附能力。值得注意的是，春季融化期生态风险显著加剧。
图2 抗生素在非冰封期和冰封期多介质的迁移与运输
图3 抗生素在不同环境介质中的分布情况（液相：ng/L；固相：ng/g）
图4 影响抗生素在多介质中分布的驱动因素
图5冰封期与春季融化期抗生素生态风险变化
本研究深化了我们对抗生素在多介质分配特征及季节转换中行为模式的理解，为寒区冰封湖泊生态系统中抗生素环境行为理论研究提供了重要见解。
相关研究成果发表于国际知名期刊Water Research（中国科学院一区TOP，IF=12.4），由水环境健康与模拟学科组的特别研究助理鞠含俞（第一作者）、张敬杰研究员（通讯作者）以及科研助理苑一凡等共同完成。研究得到了国家自然科学基金面上项目以及国际(地区)合作与交流项目（42471089，4231101419）、吉林省国际科技合作项目（20240402026GH）及吉林省青年人才托举工程（QT202330）的资助。
论文信息如下：
Hanyu Ju,Xuneng Tong,Yuhe He,Yifan Yuan*,Karina Yew-Hoong Gin,Jingjie Zhang*. Unraveling Key Drivers of Antibiotic Fate and Ecological Risk in Ice-Covered Lakes Through Multi-Compartment Analysis.Water Research,2025
链接：
https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.124888
附件下载：
吉公网安备22017302000214号
