
南海海洋所利用多重穩(wěn)定同位素示蹤技術(shù)解析沉積物對(duì)海洋底棲魚類中重金屬鎘累積的貢獻(xiàn)
| 來源:南海海洋研究所【字號(hào):大 中 小】
海洋重金屬污染是過去幾十年中一直廣受關(guān)注的環(huán)境問題。近年來,在政府管控和社會(huì)各界的共同努力下,隨徑流入海的重金屬總量逐年下降,有效減緩了重金屬對(duì)海洋水體環(huán)境的壓力。然而,重金屬可在海洋沉積物中長(zhǎng)期賦存,由于歷史原因造成的沉積物重金屬超標(biāo)現(xiàn)象難以在短時(shí)間內(nèi)改善。因此,厘清海洋沉積物中的重金屬對(duì)生物有多大危害,有多少可進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)中,是準(zhǔn)確評(píng)估其污染狀況、制定修復(fù)策略的重要依據(jù)。
近期,中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所張黎團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種多重穩(wěn)定同位素示蹤方法,在實(shí)驗(yàn)?zāi)M體系中人為添加重金屬鎘同位素110Cd、111Cd和113Cd,首次對(duì)海洋底棲魚類(諸氏鯔蝦虎魚,Mugilogobius chulae)從水相、沉積物相和食物相同步吸收鎘的生物動(dòng)力學(xué)過程進(jìn)行量化分析(圖A)。研究結(jié)果顯示,該方法可有效地模擬預(yù)測(cè)蝦虎魚長(zhǎng)期累積鎘的動(dòng)態(tài)變化(圖B),可廣泛適用于多種水生生物在復(fù)雜重金屬暴露場(chǎng)景中生物累積機(jī)制的研究。同時(shí),研究發(fā)現(xiàn),蝦虎魚從沉積物中吸收鎘的能力很低,僅為從海水中吸收鎘的能力的萬分之一。在該實(shí)驗(yàn)條件下(模擬未受鎘污染情況,如大亞灣部分站位),蝦虎魚體內(nèi)僅有約5%的鎘來自于沉積物,而大部分的鎘來自于海水和食物。然而,隨著魚類生活環(huán)境中沉積物鎘濃度的升高,魚將從沉積物獲得更多的鎘(圖C)。在鎘的沉積物/水相分配系數(shù)大于6 × 104 L kg-1(接近于我國(guó)三類沉積物標(biāo)準(zhǔn))的環(huán)境中,沉積物貢獻(xiàn)了魚體內(nèi)超過50%的鎘。該研究結(jié)果表明,受重金屬污染的海洋沉積物會(huì)導(dǎo)致底棲魚類體內(nèi)重金屬的高累積。而底棲魚類是海洋生態(tài)系統(tǒng)的重要組成,也是我國(guó)重要的漁業(yè)資源,因此,對(duì)受污染的沉積物進(jìn)行人工修復(fù),降低重金屬的水平或生物可利用性,對(duì)于生態(tài)健康和漁業(yè)資源保護(hù)都有重要意義。
該研究成果近期相繼發(fā)表在環(huán)境科學(xué)期刊Environmental Science & Technology 和Journal of Hazardous Materials上,題目分別為Biokinetic modeling of Cd bioaccumulation from water, diet and sediment in a marine benthic goby: a triple stable isotope tracing technique(2018,52:8429-8437)和Simultaneous uptake of Cd from sediment, water and diet in a demersal marine goby Mugilogobius chulae(2019,364:143-150)。該成果得到中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)專項(xiàng)“南海生態(tài)環(huán)境變化”和國(guó)家“973”計(jì)劃“海灣生態(tài)環(huán)境”等的共同資助。
南海海洋所利用多重穩(wěn)定同位素示蹤技術(shù)解析沉積物對(duì)海洋底棲魚類中重金屬鎘累積的貢獻(xiàn)
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