中国水科院南海所谷阳光团队EP：典型水产养殖海湾沉积物中稀土元素对水生生物区系联合生态风险评价

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% 。

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。

本研究以柘林湾为研究对象，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% 。

图文导读

图 1B 所示表明， OM 和 CaCO ₃ 平均含量分别为 9.47% 和 2.73% 。 MZ 值在 5.48 Φ至 9.65 Φ之间变化，平均为 6.97 Φ 。

图 2A 所示表明，柘林湾沉积物中 Al 、 Fe 和 Mn 的平均含量分别为 452745.82, 40565.97 and 731.51 μg/g 。总稀土元素（ TREEs ）、轻稀土元素（ LREEs ）和重稀土元素（ HREEs ）的含量最高值均发现在位于黄冈江口的 Z3 点，表明稀土元素可能来自河流源头（图 1A 、图 2B ）。 Ce 的含量最高（平均为 113.77μg/g ），其次是 La （平均为 56.89μg/g ），然后是 Nd （平均为 47.30μg/g ）和 Y （平均为 34.30μg/g ）（图 2C ～图 2E ）。柘林湾沉积物中 REEs 的分布模式与南海北部大陆架沉积物的分布模式不同，但与广东省土壤的背景值存在一些相似性，表明柘林湾沉积物中的稀土元素可能来源于陆源输入（图 2F ） ^。

^{图 3A 和图 3B 所示表明，柘林湾沉积物中稀土来源于河流输入。图 3C 所示表明，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 ），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% 。}

图 4 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