生态文明在行动|上海海洋大学团队在环境顶刊发表论文“值得关注的深渊高有机污染风险”

发布日期:2024-01-22

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深渊海沟呈现出独特的“V”形结构,由于取样困难和耗资巨大,在这一区域内进行的研究还十分不足。从对Web of Science数据库的检索中可以看出,对深渊海沟的研究始于20世纪90年代中期。此外,对海沟有机污染物的采样和分析始于2016年,到目前为止发表了20篇论文,致力于调查这些海沟环境中存在的有机污染物,但缺乏对其来源和迁移途径的探究。因此,该综述不仅综合了现有的深渊海沟有机污染的信息,而且对污染源、迁移途径和溯源方法提出了新的观点。该综述为未来的研究和政策制定奠定了基础,旨在保护这些独特而重要的生态系统。

深渊海沟有机污染物研究主要集中在西北太平洋,尤其是马里亚纳海沟。污染物以POPs和塑料研究最多。研究介质主要为沉积物和生物样品(图12)。

全球海沟系统有机污染物研究

2 (A)深渊海沟研究的文献数;(B)深渊海沟中有机污染物研究的文献数和(C)每一类有机污染物的研究比例

持久性有机污染物(POPs)在深渊海沟中的高浓度被发现,例如马里亚纳海沟(MT)钩虾中的多氯联苯(PCBs)浓度达709 ng g-1 lw,多溴联苯醚(PBDEs)为25 ng g-1 lw。塑料,包括微塑料(MPs),在海沟中普遍存在,如马里亚纳海沟最深处(10982米)发现了塑料袋,微塑料密度高达133.3 items /千克(干重)。抗生素抗性基因(ARGs)在马里亚纳海沟深达10890米的沉积物中被检测到,丰度为2.73 × 10-2拷贝/细胞。黑碳(BC)占海沟沉积物中总有机碳(TOC)的10%,其埋藏率在海沟中显著高于全球平均水平(图3)。

3 海沟中有机污染物浓度

有机污染物在海沟中的来源分为人为和自然两种,人为来源主要包括陆源污染物和工业废物,而自然来源包括海洋生物生成的有机卤素化合物(图4)和地质活动产生的多环芳烃等(图5)。这些污染物通过生物泵和地质过程进入海沟,生物泵涉及食物链中污染物的积累和转移,而地质过程包括沉积作用和横向迁移(图6)。

4 海洋生物体产生有机污染物的过程

5 海洋地质活动产生有机污染物的过程

6 海沟有机污染物的来源及迁移途径

通过结合不同的分析方法,包括使用碳、氮、氯和溴的同位素组成,分析甾醇、脂肪酸和甘油二醚等生物标志物的组成和手性化合物的对映体比例和稳定同位素组成(图7),可以有效追踪深渊海沟环境中有机污染物的来源和传输路径。

7 海沟中有机污染物的追踪方法

该综述不仅全面剖析了深渊海沟有机污染物的现状,更强调了海洋生物和地质活动在海洋环境中产生的自然污染物的作用被低估。提出了通过采用稳定同位素、生物标志物分析和手性对映体分析等先进技术结合同位素混合模型,可以为深渊有机污染物提供有利的溯源手段的思路。同时,也提出了未来深渊有机污染物研究的方向,开发预测模型来预测海沟区域污染物的分布和影响。此外,研究不仅应关注污染对这些生态系统的直接影响,还应考虑其对地球更大生态系统的广泛影响。这种全面的理解将对制定保护我们地球深海环境的政策和策略起到重要作用。

第一作者和通讯作者:谢婧倩

通讯单位:上海海洋大学

https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.121126

谢婧倩,博士,副教授、硕士生导师,上海市东方英才项目青年(原上海市青年领军),现任职于上海海洋大学海洋生态与环境学院。主要从事海洋环境中新污染物的环境行为、来源和风险评估。以第一作者或者通讯作者身份在Water Research, Environmental International, Journal of Hazardous Materials等期刊上发表SCI论文18篇。主持国家自然科学基金青年基金,中国博士后科学基金等项目。担任Frontiers in Marine Science编委。