在自然海水条件下，农业气溶胶可能会促进形成有害藻华（HAB）的Alexandrium minutum在批量培养中的生长

《Harmful Algae》：Agricultural aerosols may increase the growth of HAB-forming Alexandrium minutum in batch cultures under natural seawater conditions

本研究分析菲律宾Bolinao农业区大气颗粒物中NH3和PO4的组成，发现其富集条件下未促进最小亚历山大藻生长，但在未富集条件下显著促进，揭示了农业气溶胶对有害藻华的影响具有环境依赖性，对沿海政策制定有启示。

　　

理查德·D·雷迪尔（Richard D. Redil）| 伊莎贝尔·马里恩-贝尔特兰（Isabel Marín-Beltrán）| 艾琳·B·罗德里格斯（Irene B. Rodriguez）

菲律宾邦阿西楠省博利纳奥市，博利纳奥海洋科学研究所（Bolinao Marine Laboratory, Marine Science Institute, Bolinao, Pangasinan, Philippines）

摘要

农业气溶胶是影响有害藻类爆发（HABs）的沿海生态系统的一个未被充分研究的营养来源。为了研究这些气溶胶对有害藻类爆发的可能影响，研究人员于2023年5月至10月从菲律宾西北部的一个农业区采集了气溶胶样本，并测定了其中的主要营养物质组成（NH₃、PO₄和NO_X）。气溶胶样本显示NH₃含量较高，而NO_X:NH₃比值较低，这是农业区气溶胶的特征。通过批量培养实验，研究了这些气溶胶在富集营养条件（添加营养培养基）和未富集营养条件（天然海水）下对引起有害藻类爆发的物种Alexandrium minutum的影响。结果表明，在未富集营养条件下，额外的气溶胶输入促进了藻类生长，但在富集营养条件下则没有这种效果，这突显了气溶胶效应的情境依赖性。这些发现表明，在某些条件下，气溶胶确实可以影响有害藻类的发展。鉴于有害藻类爆发对水产养殖的经济影响，我们的研究结果对沿海政策制定具有重要意义，尤其是在人类活动日益增加的背景下。更深入地了解气溶胶对沿海生态系统动态的影响，也有助于制定更有效的管理策略来减少有害藻类爆发的发生。

引言

气溶胶是悬浮在空气中的细小固体或液体颗粒，其中可能含有环境相关的营养物质，如氮（N）、磷（P）和微量金属（Hsu等人，2014年）。这些气溶胶可以通过风传播，并通过干沉降和湿沉降方式沉积到海洋系统中，从而可能影响沿海和开阔海域中的营养物质可用性和浮游植物动态（Mackey等人，2012年）。根据来源不同，气溶胶可以分为自然来源（如矿物尘埃和火山活动）和人为来源（包括工业排放、农业活动和化石燃料燃烧）（Mahowald等人，2018年；Mahowald等人，2008年）。

近几十年来，由于工业化进程加快，人为大气沉降现象加剧。化石燃料燃烧、发电、制造业和采矿产生的排放物显著增加了城市环境中的气溶胶浓度（Wang等人，2011年）。大气中硝酸盐（NO₃）的主要来源是人为活动，主要来自发电厂、石油精炼厂、重工业和车辆尾气排放的氮氧化物（NO?）（Bauer等人，2007年）。在农村地区，生物质燃烧也会增加气溶胶负荷（Zhang等人，2012年）。这些人为气溶胶增加了海水中的氮和硫酸盐化合物（Pateraki等人，2012年；Querol等人，2001年）以及铁（Fe）和铜（Cu）等必需的微量金属（Chen等人，2021年；Krishnamurthy等人，2009年；Marín等人，2017年），这些物质对沿海和浮游生物群落有显著影响。具体而言，研究表明工业人为气溶胶与浮游植物生产力的增加之间存在正相关关系（Marín等人，2017年；Bonnet等人，2005年；Jordi等人，2012年；Ternon等人，2011年）。

另一个较少被研究的气溶胶来源是农业部门，其中包括园艺和水产养殖产生的物质。在主要营养物质中，氨（NH₃）主要来自农业活动。在许多国家，园艺中使用的合成和有机（如粪肥）氮基肥料与大气中NH₃浓度的升高有关（Ma等人，2020年；Sahoo等人，2024年；Zhang等人，2011年）。此外，在水产养殖过程中，饲料消耗和鱼类代谢也会向大气中释放NH₃，从而增加气溶胶中的氮负荷（Sahoo等人，2024年；Gross等人，2000年）。一旦分散，这些气溶胶可以被输送并重新沉积到沿海水域，为浮游植物提供营养物质，可能改变其动态（Mahowald等人，2018年；Guo等人，2012年）。这一点在水产养殖区尤为重要，因为那里经常发生有害藻类爆发。形成有害藻类的物种依赖氮（N）和铁（Fe）等营养物质，而这些营养物质很容易通过气溶胶获得（Tian等人，2020年）。因此，识别支持有害藻类爆发频率和持续性的其他营养物质和微量金属来源至关重要。虽然已经建立了沙漠尘埃或工业排放与藻类爆发之间的联系（Krishnamurthy等人，2009年；Marín等人，2017年；Lenes等人，2008年），但农业来源的气溶胶的作用仍不完全清楚，需要进一步研究。

本研究的目的是确定一个以农业为主的地区的气溶胶颗粒组成及其对引起有害藻类爆发的藻类生长可能产生的影响。为此，研究人员于2023年5月至10月在菲律宾邦阿西楠省的博利纳奥收集了气溶胶样本，并分析了其无机营养物质含量。分析后，选取了一个具有代表性的气溶胶样本，以研究其对甲藻Alexandrium minutum生长和生理的影响。本研究提供了菲律宾一个受农业影响的地区气溶胶颗粒主要营养物质组成的基线数据，揭示了其对沿海营养循环和富营养化的意义。观察到的A. minutum与农业气溶胶之间的关系可以为未来研究气溶胶对有害藻类爆发动态的影响提供背景或基线信息。

研究区域

本研究在位于吕宋岛西北海岸的邦阿西楠省博利纳奥进行。博利纳奥的经济主要依靠农业、水产养殖和旅游业（David等人，2014年）。该地区的水产养殖经济主要由众多鱼笼和养殖池组成，这些养殖设施影响了水体的停留时间，并受到当地有害藻类Alexandrium sp.等生物的威胁（Ge?ek等人，

菲律宾西部气溶胶的主要营养物质组成

所有气溶胶样本均含有NH₃、NO_X和PO₄，且主要由NH₃和NO_X组成（图2A）。AerNH₃浓度范围为13.55 ± 3.46至85.86 ± 26.8 nmol/m³，AerNO_X浓度范围为2.26 ± 0.12至36.58 ± 1.63 nmol/m³。这两种氮化合物的时间趋势大致相似，在5月至6月期间达到峰值，8月中旬出现第二个峰值，10月中旬浓度特别高。相比之下，AerPO₄浓度远低于NH₃和NO_X。

讨论

邦阿西楠省的博利纳奥是一个以众多鱼笼和水产养殖池为特征的地区（David等人，2014年）。本研究揭示了该地区气溶胶中NH₃占主导地位，其AerNO_x:AerNH₃比值从未超过0.61（图2）。工业化地区的AerNO_x:AerNH₃比值通常大于1，而在集约化农业地区则小于1（Paerl，2002年；Wu等人，2017年）。这项研究是首次

作者

理查德·D·雷迪尔（Richard D. Redil） - 菲律宾邦阿西楠省博利纳奥市，博利纳奥海洋科学研究所；菲律宾迪利曼市，菲律宾大学理学院，海洋科学研究所（The Marine Science Institute, College of Science, University of the Philippines Diliman, Quezon City, Philippines）；ORCID - 0009-0004-8996-9404

伊莎贝尔·马里恩-贝尔特兰（Isabel Marín-Beltrán） - 葡萄牙法鲁阿尔加维大学（Universidade do Algarve）阿尔加维海洋科学中心（Centro do Ciências de Mar do Algarve, CCMAR）；ORCID - 0000-0002-8389-0859

作者贡献

理查德·D·雷迪尔（Richard D. Redil）：概念提出、方法设计、数据收集与分析、初稿撰写、审稿与编辑、正式数据分析、项目管理 艾琳·B·罗德里格斯（Irene B. Rodriguez）：概念提出、方法设计、资金筹集、撰写、审稿与编辑 伊莎贝尔·马里恩-贝尔特兰（Isabel Marín-Beltrán）：方法设计、撰写、审稿与编辑

注释

作者声明没有竞争性财务利益

未引用的参考文献

（Basconcillo等人，2024年；Galanter等人，2000年；Winton等人，2016年）