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环境科学与工程学院水域生态学组取得北部湾沉积物潜在有毒元素及微生物群落研究系列进展
  1. 作者:王才广
  2. 日期:2025-01-01
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论文推荐│中国南海北部湾表层沉积物中潜在有毒元素的存在、生物利用度和概率风险评估

随着沿海城市工业、水产养殖和船舶运输的发展,大量潜在有毒元素(PTE)进入海湾并迁移到沉积物中,PTEs由于其潜在毒性、持久性和生物积累性等特征,因此PTE污染已成为一个突出的海洋环境问题。北部湾渔业资源丰富,了解此海域表层沉积物中PTE对北部湾和类似大型封闭海湾中水生生物的生态危害至关重要。

环境科学与工程学院水域生态学组于2021年8月在北部湾海域大面积布点并采集表层沉积物样,分析了8种PTEs(砷、镉、铬、铜、汞、镍、铅和锌)的总量和形态,以探究该海域沉积物重金属的地球化学过程以及潜在生态风险。结果表明,北部湾砷平均总浓度(mg/kg)为8.03,镉为0.06,铬为52.73,汞为0.04,镍为18.70,铅为27.77,锌为59.80。正定矩阵因子分解模型表明,PTE污染源主要有来自水产养殖和渔业活动产生的铬、铜、汞、镍、铅和锌复合来源;其次是以镉和铅为主的工业来源和以砷、镉和锌为主的农业来源。风险评估代码(RAC)结合相关性分析表明,镉的生物利用度最高,受总有机碳和总磷影响。概率风险评估(PRA)模型表明北部湾表层沉积物中混合PTE对水生生物群造成毒性影响概率为60.83%。

研究结果强调了北部湾周边密集的人类活动对PTE污染影响,并强调当前需更进一步研究PTE生态毒理学和污染控制策略。

该成果发表在Mar. Pollut. Bull. 209(2024), 117091。

文章链接:https://doi.org/ 10.1016/j.marpolbul.2024.117091

北部湾表层沉积物PTE联合风险


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沿海工农业生产和商业旅游等人类活动导致海湾沉积物营养盐和重金属含量显著增加,进而造成水体富营养化和重大环境问题。北部湾近岸海域有多条入海河流,水产资源丰富,是目前广西渔业主要来源,而廉州湾、钦州湾和珍珠湾是广西近岸海域分布的主要水产养殖区。因此,了解广西主要海湾表层沉积物中重金属的生态危害至关重要。

环境科学与工程学院水域生态学组于2021年8月在珍珠湾、钦州湾和廉州湾进行布点并采集表层沉积物样,分析了营养物(总氮、总磷和总有机碳)8种重金属(砷、镉、铬、铜、汞、镍、铅和锌)含量,以探究该海域沉积物营养物和重金属的污染分布以及潜在生态风险。结果表明,表层沉积物中TN、TP和TOC均值分别为776.00,206.33 mg/kg和0.41%。营养盐污染指数和有机污染指数评价表明表层沉积物的TN、TP和有机物均属于轻度污染。表层沉积物As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn均值分别为13.38,0.058,31.83,13.71,0.024,13.18,24.24和1.66 mg/kg,且含量均符合国家海洋沉积物质量Ⅰ类标准。地累积指数(Igeo)评价发现3个海湾沉积物As、Cd、Ni属于轻度污染。表层沉积物重金属潜在生态风险指数值(RI)在17.77~133.88之间,均值为56.45,属于轻微潜在生态风险。广西主要海湾表层沉积物中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的主要来源为工业源以及矿山开采和水产养殖复合源。

研究结果强调了广西主要海湾人类活动对PTE污染影响,应引起重视并加强日常监测。

该成果发表在中国环境科学. 43(2024), 221~232。

文章链接:https://doi.org/10.19674/j.cnki.issn1000-6923.20240024.003

广西主要海湾表层沉积物重金属潜在生态风险指数(左)和及其贡献率(右)


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沉积物微生物群落在全球生物地球化学循环中扮演着至关重要的角色。北部湾作为亚热带重要海域,其沉积物微生物在碳、氮、硫循环及污染物降解中具有独特的生态功能。然而,厘清环境因子在群落构建过程中的相对重要性,仍是理解北部湾沉积物微生物群落构建机制和功能动态的关键科学问题。

环境科学与工程学院水域生态学组于2022年4月在北部湾海域21个采样点开展研究,系统分析了环境因子对沉积物细菌群落多样性和功能特征的影响。研究通过16S rRNA高通量测序揭示:沉积物细菌群落以变形菌门(Proteobacteria)为优势类群,群落结构的组装机制主要由决定性过程(占比65.71%)主导;功能预测结果显示,与碳循环相关的功能群所占比例最高(59.06%),其次为氮循环(9.25%)和硫循环(1.01%)。进一步分析表明,总碳(TC)、总磷(TP)和总硫(TS)为显著影响细菌群落多样性和功能特征的关键环境因子(p < 0.001)。

该研究深入探讨了北部湾沉积物细菌群落的组装机制及其生态功能特征,揭示了沉积物微生物在海洋生态系统中发挥的关键作用。这项研究不仅深化对亚热带海湾沉积物微生物生态系统功能的理解,还为海洋生态系统的管理提供新的思路。

该成果发表在Ecol. Indic. 154 (2023), 110814。

文章链接:https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2023.110814

环境变量对北部湾沉积物细菌群落变异的贡献

该系列研究均受国家自然科学基金区域创新发展联合基金项目——北部湾渔业资源结构与功能演变对捕捞与环境胁迫的响应机制(项目批准号:U20A2087)和广西重点研发计划项目——北部湾棕斑兔头鲀人工繁育与规模化养殖技术研究(项目批准号:桂科AB22035050)基金资助。



(一审:张荣康;二审:孙云龙;三审:黄亮亮)


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