科研成果
牡蛎生物沉积促进微量金属元素向底质富集的机制
时间：2023年01月09日
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近日，自然资源部海洋生态系统动力学重点实验室（MED）在国际环境科学与生态学领域期刊《Journal of Hazardous Materials》发表了题为“Influence of biodeposition by suspended cultured oyster on the distributions of trace elements in multiple media in a semi-enclosed bay of China”的研究论文，揭示了牡蛎生物沉积作用促进微量金属元素向底质富集的机制。刘强副研究员为第一作者，寿鹿高级工程师和曾江宁研究员为共同通讯作者。
滤食性贝类可大量摄食水体中的悬浮颗粒物，经消化系统吸收营养物质后以排泄物或“假粪”形式排至体外并沉积到海底的过程称作生物沉积。生物沉积会加速水体中颗粒物沉降，并将大量物质输送至海底。目前，国内外研究主要关注贝类生物沉积对碳、氮、磷、硅等营养元素生物地球化学循环的影响，受研究手段的限制，对微量金属元素关注较少，而微量金属元素通常可作为不同研究领域的特征指示物。
养殖牡蛎的生物沉积对海湾生态系统中微量金属元素生物地球化学过程的影响概念图
研究团队以象山港筏式养殖牡蛎为研究对象，经过四季现场研究发现，养殖牡蛎的生物沉积速率在夏、秋季较高，春季最低。通过比较牡蛎的生物沉积物、可沉降颗粒物、表层沉积物以及不同水层溶解态微量金属元素含量，发现牡蛎生物沉积过程加速了上层水体中微量元素向底层输送，从而导致底层沉积物中微量元素相对富集的现象，提出滤食性贝类驱动微量金属元素由水相转归至沉积相的生物地球化学循环机制。微量重金属元素砷、镉、钴、铬、铜、镍、钒和锌元素以该机制为主，锰、钼、铅和钨受该机制和水文动力过程的共同控制，而铷和锶则以水文和地球化学过程为主导，微量金属元素间呈现显著差异。牡蛎软体组织对微量元素的超累积作用未能掩盖生物沉积过程对微量元素向下输送的影响。总之，养殖牡蛎的生物沉积可调控微量金属元素在海湾生态系统中的生物地球化学过程，加速水体中悬浮颗粒态微量元素向底部运移。
该研究结果有助于全面认识高密度贝类养殖对海湾环境的影响，为促进贝类养殖产业安全和健康发展提供科学依据，同时也可为区域产业集聚发展与贝类养殖业是否协调发展提供了新的判据。
本研究得到了国家自然科学基金青年基金项目（41806136和41706125）和海洋二所专项项目（JG1910和JG1914）的共同资助。
引用
Qiang Liu, Yibo Liao, Jihao Zhu, Xiaolai Shi, Lu Shou*, Jiangning Zeng*, Quanzhen Chen, Jianfang Chen. 2023. Influence of biodeposition by suspended cultured oyster on the distributions of trace elements in multiple media in a semi-enclosed bay of China. Journal of Hazardous Materials, 443, 130347. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.130347
