南海海洋所利用多重穩定同位素示蹤技術解析沉



南海海洋所利用多重穩定同位素示蹤技術解析沉積物
對海洋底棲魚類中重金屬鎘累積的貢獻

2018-12-10 南海海洋研究所

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  海洋重金屬污染是過去幾十年中一直廣受關注的環境問題。近年來,在政府管控和社會各界的共同努力下,隨徑流入海的重金屬總量逐年下降,有效減緩了重金屬對海洋水體環境的壓力。然而,重金屬可在海洋沉積物中長期賦存,由于歷史原因造成的沉積物重金屬超標現象難以在短時間內改善。因此,厘清海洋沉積物中的重金屬對生物有多大危害,有多少可進入生態系統中,是準確評估其污染狀況、制定修復策略的重要依據。

  近期,中國科學院南海海洋研究所張黎團隊開發了一種多重穩定同位素示蹤方法,在實驗模擬體系中人為添加重金屬鎘同位素110Cd、111Cd113Cd,首次對海洋底棲魚類(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力學過程進行量化分析(A)。研究結果顯示,該方法可有效地模擬預測蝦虎魚長期累積鎘的動態變化(圖B),可廣泛適用于多種水生生物在復雜重金屬暴露場景中生物累積機制的研究。同時,研究發現,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。在該實驗條件下(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/水相分配系數大于6 × 104 L kg-1(接近于我國三類沉積物標準)的環境中,沉積物貢獻了魚體內超過50%的鎘。該研究結果表明,受重金屬污染的海洋沉積物會導致底棲魚類體內重金屬的高累積。而底棲魚類是海洋生態系統的重要組成,也是我國重要的漁業資源,因此,對受污染的沉積物進行人工修復,降低重金屬的水平或生物可利用性,對于生態健康和漁業資源保護都有重要意義。

  該研究成果近期相繼發表在環境科學期刊Environmental Science & Technology 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 technique2018,528429-8437)和Simultaneous uptake of Cd from sediment, water and diet in a demersal marine goby Mugilogobius chulae2019,364143-150。該成果得到中科院戰略先導專項“南海生態環境變化”和國家“973”計劃“海灣生態環境”等的共同資助。

    論文鏈接:1 2

南海海洋所利用多重穩定同位素示蹤技術解析沉

南海海洋所利用多重穩定同位素示蹤技術解析沉積物對海洋底棲魚類中重金屬鎘累積的貢獻 

  海洋重金屬污染是過去幾十年中一直廣受關注的環境問題。近年來,在政府管控和社會各界的共同努力下,隨徑流入海的重金屬總量逐年下降,有效減緩了重金屬對海洋水體環境的壓力。然而,重金屬可在海洋沉積物中長期賦存,由于歷史原因造成的沉積物重金屬超標現象難以在短時間內改善。因此,厘清海洋沉積物中的重金屬對生物有多大危害,有多少可進入生態系統中,是準確評估其污染狀況、制定修復策略的重要依據。
  近期,中國科學院南海海洋研究所張黎團隊開發了一種多重穩定同位素示蹤方法,在實驗模擬體系中人為添加重金屬鎘同位素110Cd、111Cd和113Cd,首次對海洋底棲魚類(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力學過程進行量化分析(圖A)。研究結果顯示,該方法可有效地模擬預測蝦虎魚長期累積鎘的動態變化(圖B),可廣泛適用于多種水生生物在復雜重金屬暴露場景中生物累積機制的研究。同時,研究發現,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。在該實驗條件下(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/水相分配系數大于6 × 104 L kg-1(接近于我國三類沉積物標準)的環境中,沉積物貢獻了魚體內超過50%的鎘。該研究結果表明,受重金屬污染的海洋沉積物會導致底棲魚類體內重金屬的高累積。而底棲魚類是海洋生態系統的重要組成,也是我國重要的漁業資源,因此,對受污染的沉積物進行人工修復,降低重金屬的水平或生物可利用性,對于生態健康和漁業資源保護都有重要意義。
  該研究成果近期相繼發表在環境科學期刊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略先導專項“南海生態環境變化”和國家“973”計劃“海灣生態環境”等的共同資助。
    論文鏈接:1 2

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責任編輯:葉瑞優

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