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摘要
2-甲基异莰醇(MIB)是一种强效蓝藻代谢物,在痕量浓度下即可通过异味问题影响饮用水水质。尽管其影响显著,但MIB的胞内动力学及环境释放机制仍鲜有研究。我们通过对两种产毒菌株的受控实验,建立了一个生长阶段依赖的MIB释放机理模型。该模型揭示,胞外MIB比例(\(f = e_{MIB}/t_{MIB}\))遵循一致模式:在对数生长中期降至最低,随后在稳定期上升并稳定在0.4至0.6之间,表明拥挤诱导的细胞裂解驱动了释放动态。将该模型应用于太湖,成功重构了2022-2023年间的两次异味事件,阐明了MIB生产者时空动态,并确定了在中等光照(0.1-0.4 mol m⁻² d⁻¹)下约15°C和>30°C的关键风险阈值——这些模式是常规监测无法发现的。我们的研究结果表明,生理阶段转换而非仅生物量积累控制着异味物的释放。该框架可扩展至其他藻类代谢物(如土臭素、蓝藻毒素),提供更广泛的预测能力。通过将细胞过程与水质风险相关联,我们的方法能够实现对蓝藻污染物的主动管理,为早期预警系统和氧化剂类型优化的运行指导提供信息,以防止藻细胞中有害化合物的大规模释放。
引用
@article{ai2025cyanobacterial,
title = {Cyanobacterial crowding-out effects on metabolite partitioning: modeling 2-methylisoborneol (MIB) release dynamics and implications},
journal = {Journal of Hazardous Materials},
pages = {140118},
year = {2025},
issn = {0304-3894},
doi = {10.1016/j.jhazmat.2025.140118},
url = {https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389425030377},
author = {Yufan Ai^#^ and Yongnian Wu^#^ and **Ming Su**^\*^ and Yuying Gui and Yifan Du and Jiao Fang and Tengxin Cao and Min Yang},
keywords = {2-methylisoborneol (MIB), Cell lysis-mediated release, Drinking water early warning, Growth-phase dependent release, Taste and odor}
}