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第 一作者：旷泽行

通讯作者：王寿兵

通讯单位：复旦大学

期刊：Ecological Indicators

DOI：10.1016/j.ecolind.2024.112789

摘要

确定微量元素生物可利用性的生态风险和环境意义对于海洋环境和生物资源的可持续性至关重要。本研究使用BCR连续提取法和薄膜扩散梯度（DGT）技术，分析了大亚湾自然保护区沉积物中微量元素（V、Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb）的生物可利用性的空间变化、控制因素和生态风险。人为影响区（AIZ）和海洋干扰区（MDZ）之间浓度分布的差异揭示了沉积物中人为金属的积累，以及海洋动力条件促进了自然沉积物中生物可利用金属的释放。富含有机物的细粒沉积物在表层拥有更多的生物可利用金属。盐度与非残余分数（F123）之间的负相关表明盐度有可能抑制微量元素的生物可利用性。基于总浓度和酸可溶分数（F1）的风险评估显示，Cd是潜在生态风险的主要贡献元素，占55.8%。通过DGT-可利用浓度的评估表明，Cu是水生暴露风险的优先关注元素，风险概率为7.45%，金属混合物毒性的联合风险概率为12.27%。水生生物的暴露风险表现为软体动物（9.37%）>藻类（6.82%）>甲壳类（6.21%）>无脊椎动物（6.07%）>鱼类（2.61%）。结果为沿海沉积物中微量元素的风险评估和管理提供了新的线索。

大亚湾自然保护区表层沉积物中微量元素的浓度和生物可利用性的空间变化

(a) 微量元素的总浓度、地球化学分数以及DGT可利用分数之间的形态相关性；以及 (b) 总浓度、(c) DGT可利用分数和 (d) 微量元素的地球化学分数与底层水/沉积物的理化参数之间的环境相关性。

结论

本研究从人为、海洋干扰和地球化学控制等多个角度分析了微量元素生物可利用性，并评估了不同形式的生态风险。SOM（沉积物有机质）与微量元素以及SOM与粒径之间的相关性表明，陆地输入增加了近岸沉积物中微量元素的积累（AIZ > MDZ, p < 0.05）。AIZ和MDZ之间DGT可利用浓度和化学提取的差异揭示了海洋动力条件对自然沉积物中微量元素的再悬浮或再迁移的潜在影响。相关性分析反映了DGT设备在捕获自然沉积物中可溶或可交换金属分数方面的有效性（尤其是对于Zn, p < 0.01）。富含SOM的细粒沉积物在表层积累了更多的生物可利用金属。盐度与F1和F123分数（除Pb外）呈负相关，表明盐度在抑制微量元素生物可利用性方面的潜力。潜在生态风险评估显示，由于高毒性和F1分数百分比，Cd是风险的主要元素。水生生物的暴露风险显示了Cu对物种多样性的不可忽视的毒性风险，概率为7.45%，沉积物中金属混合物对水生生物的联合毒性风险为12.27%。水生生物的风险表现为软体动物（9.37%）>藻类（6.82%）>甲壳类（6.21%）>无脊椎动物（6.07%）>鱼类（2.61%，无风险）。基于化学提取的“潜在”生物可利用性和DGT捕获的“自然”生物可利用性为风险评估和管理提供了不同的指示。最重要的是，应用DGT预测自然沉积物中微量元素的生物可利用性以评估即时暴露的生态风险是一个可行且有效的方法。然而，DGT在海洋环境和风险评估中的应用还有待进一步探索，因为海洋环境干扰的复杂性以及在海底沉积物上部署DGT原位监测的困难和高成本。此外，建立污染物生物可利用性与不利影响之间的联系是沉积物生态毒理风险评估的关键任务。DGT可利用浓度和物种毒性浓度的耦合概率密度模型提供了客观的风险概率，但结果仍受到SSD数据不确定性的影响。因此，需要依靠更大更详细的物种毒性数据库，特别是对本地物种的毒性数据的统计和收集，来提高概率密度评估结果的准确性。

Zexing Kuang, Zhen Shi, Huijuan Wang, Sen Du, Haixing Gong, Qingxia Liu, Yangguang Gu, Zhengqiu Fan, Honghui Huang, Shoubing Wang,Bioavailability of trace metals in sediments from Daya bay nature reserve: Spatial variation, controlling factors and the exposure risk assessment for aquatic biota,Ecological Indicators,Volume 169,2024,112789,ISSN 1470-160X,https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2024.112789

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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1470160X24012469

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