近期，工程中心围绕威胁水生态的磷元素，开展了制约夏季高温和冬季低温环境的水生植物资源和材料的瓶颈，开展了水生植物资源的筛选及产品研发和相关去磷机制探索，并取得进展。相关研究论文“Hippuris vulgaris could replace Myriophyllum aquaticum for efficiently removing water phosphorus under low temperature conditions in China”和“夏季高温6种水生植物对水体高浓度磷去除的效果机制初探”分别发表于SCI收录期刊Journal of Environmental Management（IF=8.70）和CSCD收录《湿地科学》，此外授权题为“一种基于生物质电厂灰的水体磷去除材料及其制备方法和应用”国家发明专利1项。
针对冬季低温条件下入侵沉水植物粉绿狐尾藻去除水中磷存在生态入侵风险，研究了本土沉水植物杉叶藻替代粉绿狐尾藻用于低温下水体磷去除的可行性及相关磷去除机制。结果发现杉叶藻可以代替粉绿狐尾藻在低温条件下有效去除污染水体中的磷。沉水植物和及其招募的特定功能微生物在水体磷的去除中发挥了重要作用。植物体内SOD和CAT对低温下磷有所响应。同时在杉叶藻中可能存在P、S、K三种元素之间的协同吸收作用。Acinetobacter, Novosphingobium和Pseudomonas是水体磷去除的核心功能微生物。研究结果为研究水下植物在低温条件下对磷的去除和保护当地生态系统多样性提供了理论依据。
为夏季磷污染水修复植物的选择提供理论基础，评价了不同水生植物高温下对高浓度磷水体的修复效果并探究其去除机制。以中华萍蓬草（Nuphar sinensis）、再力花（Thalia dealbata）、水葱（Schoenoplectus tabernaemontani）、菹草（Potamogeton crispus）、苦草（Vallisneria natans）、穗花狐尾藻（Myriophyllum spicatum）六种水生植物为研究对象，设置5个总磷（TP）水平（3.0、3.5、4.0、4.5、5.5 mg·L-1）在夏季高温进行了35天培养试验。发现水生植物对TP的去除效果较好，去除率为85.2%–100.0%，以再力花、菹草和苦草表现最优，残留TP浓度总体小于0.2 mg·L-1，符合《地表水环境质量标准》III级。选择再力花和苦草作为代表，研究了其去除水体TP的机制。结果发现，再力花通过富集磷和生物量增加去除水体TP，而苦草则通过富集磷去除TP，其体内TP含量为7.51–10.26 mg·g-1 DW，可作为磷富集潜力植物。SOD、CAT、GSH酶对植物体高温下高TP产生的氧化损伤起保护作用。相关性分析发现，pH是影响水生植物去除TP的关键环境因子，再力花和苦草根际pH值相反变化，再力花水体酸化，苦草水体碱化，从而促进水体TP的去除。夏季高温下，六种水生植物对水体高浓度磷都有较好的去除效果，其中以苦草较好，可实际广泛应用于污水处理中磷的去除。
中心主任姚东瑞研究员和常务副主任崔键研究员为共同通讯作者。本研究得到国家重点研发计划项目(2022YFC2601303)、江苏省省属公益类科研院所自主科研项目（BM2018021-6）和江苏省植物资源研究与利用重点实验室开放基金项目(JSPKLB202210)的资助。