近日，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所院級南海漁業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與評價創(chuàng)新團隊谷陽光研究員等聯(lián)合河海大學(xué)、日本山形大學(xué)等單位科研人員基于典型漁業(yè)水域中營養(yǎng)鹽和稀土元素的生物可利用性，開展了營養(yǎng)鹽和稀土元素對水生生物區(qū)系聯(lián)合生態(tài)風(fēng)險評價研究，相關(guān)研究成果以“Nutrients and rare earth elements in surface sediments of Hongze Lake (China) using the DGT technique: spatial distribution pattern and probabilistic risk”為題發(fā)表在環(huán)境領(lǐng)域知名期刊《ACS ES&T Water》上。
稀土元素（REEs）包括十五種鑭系元素（La-Lu）、鈧（Sc）和釔（Y），被認(rèn)為是新污染物。REEs 對現(xiàn)代技術(shù)和清潔能源生產(chǎn)等方面至關(guān)重要。它們獨特的性質(zhì)使其在推動高科技國防技術(shù)和改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面不可或缺。然而，REEs 的廣泛開采和使用導(dǎo)致了環(huán)境問題，大量排放進(jìn)入河流和湖泊中，主要積累在沉積物中。
湖泊在維持生態(tài)平衡和作為區(qū)域水系統(tǒng)的重要組成部分方面發(fā)揮著重要作用，在我國數(shù)量眾多且分布廣泛。盡管湖泊具有重要性，但它們面臨著由于人類活動引起的營養(yǎng)鹽和REEs污染的威脅。洪澤湖是我國第四大淡水湖，作為南水北調(diào)東線工程的重要水庫，是一個具有深遠(yuǎn)生態(tài)影響的動態(tài)生態(tài)系統(tǒng)。然而，由于經(jīng)濟快速發(fā)展、城市化和氮、磷及金屬的流入，這一生態(tài)平衡受到多方面的人類活動的影響。研究表明，流入洪澤湖的淮河存在不同程度的REEs污染。隨著這些挑戰(zhàn)的加劇，洪澤湖的整體健康狀況成為科學(xué)研究的焦點，促使學(xué)者們對沉積物中營養(yǎng)鹽和REEs的聯(lián)合生態(tài)毒理效應(yīng)進(jìn)行深入探討。
在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域中，生物有效性指的是生物體能夠吸收的化學(xué)物質(zhì)的數(shù)量。薄膜擴散梯度（DGT）技術(shù)是一種被動采樣方法，能夠識別土壤、沉積物和水中各種溶質(zhì)的活性濃度、種類及分布。DGT是評估無機和有機物質(zhì)生物有效性的方法。其最近的應(yīng)用表明，它可以預(yù)測水生生物中的污染物毒性和生物有效性。目前，尚無基于生物有效性評估多種營養(yǎng)鹽和 REEs對水生生物區(qū)系的聯(lián)合生態(tài)效應(yīng)。因此，本研究的主要目標(biāo)是揭示洪澤湖表層沉積物中營養(yǎng)鹽和REEs的空間分布模式，并評估營養(yǎng)鹽和 REEs對水生生物區(qū)系的聯(lián)合生態(tài)毒性效應(yīng)。
該研究以洪澤湖為研究對象，采用DGT技術(shù)獲取沉積物中營養(yǎng)鹽和REEs生物可利用性濃度，進(jìn)一步采用該團隊前期已經(jīng)成功構(gòu)建的不同類型多種污染物對水生生物區(qū)系聯(lián)合生態(tài)風(fēng)險評估的方法（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），對洪澤湖沉積物中營養(yǎng)鹽和REEs的聯(lián)合生態(tài)風(fēng)險進(jìn)行了評估，結(jié)果表明，洪澤湖沉積物中營養(yǎng)鹽和REEs對水生生物區(qū)系聯(lián)合生態(tài)風(fēng)險概率僅為1.26%，屬于低風(fēng)險。
圖1研究區(qū)域洪澤湖在我國東部地區(qū)的地理位置示意圖（A），以及采樣點分布圖（B）。
圖2.洪澤湖表層沉積物中營養(yǎng)鹽和REEs的DGT濃度及其與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和地區(qū)的比較。PNEC：預(yù)測無影響濃度。CNSEQSW (Ⅱ)：我國地表水環(huán)境質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)（GB 383-2002）的二級標(biāo)準(zhǔn)；二級標(biāo)準(zhǔn)（Ⅱ）主要適用于集中式生活飲用水地表水源一級保護(hù)區(qū)、珍稀水生生物棲息地、魚蝦產(chǎn)卵場和魚苗、幼魚的餌料區(qū)等。HLC：呼倫湖。ZLBC：柘林灣。DYBC：大亞灣。IZPREC：珠江口潮間帶。XCLC：新村灣。ULU：美國的猶他湖。本研究中所提及的ULU濃度是指水體中的濃度，而不是使用DGT技術(shù)測量的沉積物中的濃度。
圖3.洪澤湖表層沉積物中營養(yǎng)鹽和REEs的Pearson相關(guān)系數(shù)。
圖4.洪澤湖表層沉積物中營養(yǎng)鹽和REEs因子載荷分布圖（A和B）及每個站點的F1、F2、F3和F4因子得分（C、D、E和F）。
圖5.基于地理信息系統(tǒng)（GIS）中的反距離權(quán)重（IDW）技術(shù)，洪澤湖表層沉積物中F1、F2、F3和F4得分的空間分布圖。
圖6.洪澤湖表層沉積物中營養(yǎng)鹽和REEs的暴露濃度和毒性濃度的概率密度分布圖。
圖7.洪澤湖表層沉積物中，輕稀土（LREE）/重稀土（HREE）比值（A）、球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的REEs分布模式圖（B）以及營養(yǎng)鹽和REEs的聯(lián)合生態(tài)風(fēng)險（C）。
該研究獲得了國家重點研發(fā)計劃“藍(lán)色糧倉科技創(chuàng)新”項目（2019YFD0901105）和中國水產(chǎn)科學(xué)研究院中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費（2023TD15）項目的資助。
全文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsestwater.4c00058
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