近日，中國水產科學研究院南海水產研究所院級南海漁業生態環境監測與評價創新團隊谷陽光研究員等聯合河海大學、日本山形大學等單位科研人員基于典型漁業水域中營養鹽和稀土元素的生物可利用性，開展了營養鹽和稀土元素對水生生物區系聯合生態風險評價研究，相關研究成果以“Nutrients and rare earth elements in surface sediments of Hongze Lake (China) using the DGT technique: spatial distribution pattern and probabilistic risk”為題發表在環境領域知名期刊《ACS ES&T Water》上。

稀土元素（REEs）包括十五種鑭系元素（La-Lu）、鈧（Sc）和釔（Y），被認為是新污染物。REEs 對現代技術和清潔能源生產等方面至關重要。它們獨特的性質使其在推動高科技國防技術和改造傳統產業方面不可或缺。然而，REEs 的廣泛開采和使用導致了環境問題，大量排放進入河流和湖泊中，主要積累在沉積物中。

湖泊在維持生態平衡和作為區域水系統的重要組成部分方面發揮著重要作用，在我國數量眾多且分布廣泛。盡管湖泊具有重要性，但它們面臨著由于人類活動引起的營養鹽和REEs污染的威脅。洪澤湖是我國第四大淡水湖，作為南水北調東線工程的重要水庫，是一個具有深遠生態影響的動態生態系統。然而，由于經濟快速發展、城市化和氮、磷及金屬的流入，這一生態平衡受到多方面的人類活動的影響。研究表明，流入洪澤湖的淮河存在不同程度的REEs污染。隨著這些挑戰的加劇，洪澤湖的整體健康狀況成為科學研究的焦點，促使學者們對沉積物中營養鹽和REEs的聯合生態毒理效應進行深入探討。

在環境科學領域中，生物有效性指的是生物體能夠吸收的化學物質的數量。薄膜擴散梯度（DGT）技術是一種被動采樣方法，能夠識別土壤、沉積物和水中各種溶質的活性濃度、種類及分布。DGT是評估無機和有機物質生物有效性的方法。其最近的應用表明，它可以預測水生生物中的污染物毒性和生物有效性。目前，尚無基于生物有效性評估多種營養鹽和 REEs對水生生物區系的聯合生態效應。因此，本研究的主要目標是揭示洪澤湖表層沉積物中營養鹽和REEs的空間分布模式，并評估營養鹽和 REEs對水生生物區系的聯合生態毒性效應。

該研究以洪澤湖為研究對象，采用DGT技術獲取沉積物中營養鹽和REEs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不同類型多種污染物對水生生物區系聯合生態風險評估的方法（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），對洪澤湖沉積物中營養鹽和REEs的聯合生態風險進行了評估，結果表明，洪澤湖沉積物中營養鹽和REEs對水生生物區系聯合生態風險概率僅為1.26%，屬于低風險。

圖1研究區域洪澤湖在我國東部地區的地理位置示意圖（A），以及采樣點分布圖（B）。

圖2.洪澤湖表層沉積物中營養鹽和REEs的DGT濃度及其與相關標準和地區的比較。PNEC：預測無影響濃度。CNSEQSW (Ⅱ)：我國地表水環境質量國家標準（GB 383-2002）的二級標準；二級標準（Ⅱ）主要適用于集中式生活飲用水地表水源一級保護區、珍稀水生生物棲息地、魚蝦產卵場和魚苗、幼魚的餌料區等。HLC：呼倫湖。ZLBC：柘林灣。DYBC：大亞灣。IZPREC：珠江口潮間帶。XCLC：新村灣。ULU：美國的猶他湖。本研究中所提及的ULU濃度是指水體中的濃度，而不是使用DGT技術測量的沉積物中的濃度。

圖3.洪澤湖表層沉積物中營養鹽和REEs的Pearson相關系數。

圖4.洪澤湖表層沉積物中營養鹽和REEs因子載荷分布圖（A和B）及每個站點的F1、F2、F3和F4因子得分（C、D、E和F）。

圖5.基于地理信息系統（GIS）中的反距離權重（IDW）技術，洪澤湖表層沉積物中F1、F2、F3和F4得分的空間分布圖。

圖6.洪澤湖表層沉積物中營養鹽和REEs的暴露濃度和毒性濃度的概率密度分布圖。

圖7.洪澤湖表層沉積物中，輕稀土（LREE）/重稀土（HREE）比值（A）、球粒隕石標準化的REEs分布模式圖（B）以及營養鹽和REEs的聯合生態風險（C）。

該研究獲得了國家重點研發計劃“藍色糧倉科技創新”項目（2019YFD0901105）和中國水產科學研究院中央級公益性科研院所基本科研業務費（2023TD15）項目的資助。

全文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsestwater.4c00058