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沉积物采样器DGT:水产养殖海湾沉积物中稀土元素对水生生物区系

更新时间:2023-10-09   点击次数:188次


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成果简介




近日,南海水产研究所南海渔业生态环境监测与评价创新团队在Environmental Pollution上发表了题为“Rare earth elements in sediments from a representative Chinese mariculture bay: Characterization, DGT-based bioaccessibility, and probabilistic ecological risk"的研究论文,谷阳光团队以粤东柘林湾为研究对象,采用薄膜扩散梯度(DGT)技术获取沉积物中稀土元素生物可利用性浓度,进一步采用该团队前期已经成功构建的多种污染物对水生生物区系联合生态风险评价方法(例如:Water Res., 2020, 185: 116254; Water Res., 2022, 224: 119108; Sci. Total Environ., 2023, 867: 161433; Environ. Pollut., 2023, 324: 121370; Chemosphere; 2023, 329: 138592),对柘林湾沉积物中15种稀土元素的联合生态风险进行了评价,结果表明,柘林湾沉积物中15种稀土元素对水生生物区系联合生态风险概率为1.86%。




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引言





稀土元素(REEs)是新兴的污染物,被广泛用于电子、可再生能源和农业等各种高科技产业领域。在沿海生态系统中, REEs主要来源于自然源、工业活动、冶金和采矿活动、城市和工业废水,以及河流和海上运输。当稀土元素进入沿海生态系统时,它们主要积聚在沉积物中,并与上覆水体保持平衡。水环境条件的变化(如pH和氧化还原电位),可能导致稀土元素重新释放到水中,通过生物富集和生物放大过程对水生态系统产生不利影响,最终对人类健康构成威胁。

我国水产养殖占据了全球水产养殖产量的74.9%,同时也是最大的水产品出口国和生产国。我国的海水养殖区域主要位于沿海水域,这些水域极易受到人类活动的干扰。研究表明,中国沿海海洋生态系统在不同程度上受到REEs的污染,这不可避免地对养殖生物造成了危害。因此,开展养殖系统中REEs的生物可利用性浓度和生态风险评价研究为水产养殖的可持续发展,保障水产品的质量和安全以及沿海海洋生态系统的保护都具有重要意义。

广东省是我国水产养殖第一大省,柘林湾是该省东北部最大的海水养殖区,占地约70平方公里。柘林湾的海水养殖业促进了当地的经济和社会发展,但其水生态系统也受到不同程度污染物的威胁。研究发现,柘林湾的沉积物受到了重金属、多环芳烃(PAHs)和农药的污染。然而,该湾内的REEs相关研究尚未见报道。


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稀土元素(REEs)和主量元素因子载荷的分布图(A);F1因子得分空间分布图(B);柘林湾沉积物中稀土元素对水生生物区系风险概率(C)。

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柘林湾表层沉积物中薄膜扩散梯度(DGT)稀土元素含量分布图。

联合国提出的第14个可持续发展目标的重点是保护和可持续利用海洋和海洋资源,以促进可持续发展。为了实现这一目标,有必要开展涉及稀土元素的表征、生物可利用性和概率风险评估的研究。本研究将在维护沿海水产养殖系统的完整性和促进人类福祉方面发挥重要作用。为此,对柘林湾表层沉积物中稀土元素的总浓度和生物可利用性浓度进行了测定。此外,还研究了稀土元素的来源和对水生生物构成的概率生态风险。LREEs 是 TREEs的主要组成部分,基于fa - gis和CA的方法表明,稀土元素人为来源可通过河流过程于。总体而言,拓林湾表层沉积物污染较轻。DGT-有效态TREEs的生物可利用性浓度为1.49 ~ 41.63 μg/L。15种稀土组合毒性的概率生态风险评估结果表明,柘林湾表层沉积物对水生生物群产生不良影响的概率较低(1.86%)。生物利用度评价与概率生态风险评价相结合,可为实施有效的水生环境重金属风险管理策略提供有价值的途径。