沉積物采樣器DGT:水產養殖海灣沉積物中稀土元素對水生生物區系

近日，南海水產研究所南海漁業生態環境監測與評價創新團隊在Environmental Pollution上發表了題為“Rare earth elements in sediments from a representative Chinese mariculture bay: Characterization, DGT-based bioaccessibility, and probabilistic ecological risk"的研究論文，谷陽光團隊以粵東柘林灣為研究對象，采用薄膜擴散梯度（DGT）技術獲取沉積物中稀土元素生物可利用性濃度，進一步采用該團隊前期已經成功構建的多種污染物對水生生物區系聯合生態風險評價方法（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），對柘林灣沉積物中15種稀土元素的聯合生態風險進行了評價，結果表明，柘林灣沉積物中15種稀土元素對水生生物區系聯合生態風險概率為1.86%。

稀土元素（REEs）是新興的污染物，被廣泛用于電子、可再生能源和農業等各種高科技產業領域。在沿海生態系統中， REEs主要來源于自然源、工業活動、冶金和采礦活動、城市和工業廢水，以及河流和海上運輸。當稀土元素進入沿海生態系統時，它們主要積聚在沉積物中，并與上覆水體保持平衡。水環境條件的變化（如pH和氧化還原電位），可能導致稀土元素重新釋放到水中，通過生物富集和生物放大過程對水生態系統產生不利影響，最終對人類健康構成威脅。

我國水產養殖占據了全球水產養殖產量的74.9%，同時也是最大的水產品出口國和生產國。我國的海水養殖區域主要位于沿海水域，這些水域極易受到人類活動的干擾。研究表明，中國沿海海洋生態系統在不同程度上受到REEs的污染，這不可避免地對養殖生物造成了危害。因此，開展養殖系統中REEs的生物可利用性濃度和生態風險評價研究為水產養殖的可持續發展，保障水產品的質量和安全以及沿海海洋生態系統的保護都具有重要意義。

廣東省是我國水產養殖第一大省，柘林灣是該省東北部最大的海水養殖區，占地約70平方公里。柘林灣的海水養殖業促進了當地的經濟和社會發展，但其水生態系統也受到不同程度污染物的威脅。研究發現，柘林灣的沉積物受到了重金屬、多環芳烴（PAHs）和農藥的污染。然而，該灣內的REEs相關研究尚未見報道。

稀土元素（REEs）和主量元素因子載荷的分布圖（A）；F1因子得分空間分布圖（B）；柘林灣沉積物中稀土元素對水生生物區系風險概率（C）。

聯合國提出的第14個可持續發展目標的重點是保護和可持續利用海洋和海洋資源，以促進可持續發展。為了實現這一目標，有必要開展涉及稀土元素的表征、生物可利用性和概率風險評估的研究。本研究將在維護沿海水產養殖系統的完整性和促進人類福祉方面發揮重要作用。為此，對柘林灣表層沉積物中稀土元素的總濃度和生物可利用性濃度進行了測定。此外，還研究了稀土元素的來源和對水生生物構成的概率生態風險。LREEs 是 TREEs的主要組成部分，基于fa - gis和CA的方法表明，稀土元素人為來源可通過河流過程于。總體而言，拓林灣表層沉積物污染較輕。DGT-有效態TREEs的生物可利用性濃度為1.49 ~ 41.63 μg/L。15種稀土組合毒性的概率生態風險評估結果表明，柘林灣表層沉積物對水生生物群產生不良影響的概率較低(1.86%)。生物利用度評價與概率生態風險評價相結合，可為實施有效的水生環境重金屬風險管理策略提供有價值的途徑。