图1. 本研究建立的技术路线图。

近日，中国水产科学研究院南海水产研究所院级南海渔业生态环境监测与评价创新团队谷阳光研究员联合日本山形大学、海南大学等国内外科研力量，基于SPI模型系统评估了珠江口典型渔业水域沉积物中自然来源铍（Be）和铊（Tl）的生态风险水平，深入揭示了两类自然源高毒性微量金属对区域水生生物区系的联合生态影响。该研究弥补了我国河口生态系统中天然金属联合风险认知的关键空白，为典型渔业水域生态安全评估提供了科学依据与方法创新。相关研究成果以《Overlooked combined ecotoxicological risk of naturally occurring beryllium and thallium in sediments to aquatic biota: An SPI model-based assessment in the Pearl River Estuary》为题发表于国际权威期刊《ACS ES&T Water》。

铍和铊是自然界存在的两类高毒性金属元素，具有神经毒性、生长毒性及多系统毒性等显著生态危害。然而长期以来，环境科学领域在金属污染风险评估中更关注工业排放、城市污水等人为活动，对沉积物中由母岩风化释放的自然源高毒性金属关注相对不足。珠江口作为我国南部典型渔业水域和重要河口生态系统，其沉积物中天然Be和Tl的生态效应研究存在明显短板。

针对这一科学空白，南海所科研团队在珠江口典型潮间带开展系统调查，构建“自然来源辨析—生物可利用性转换—SPI模型定量评估”技术体系。研究团队采用非度量多维标度分析（NMDS）结合地理信息系统（GIS）空间推断，明确Be与Tl与区域母岩风化、沉积搬运等自然地质过程的变化趋势高度吻合，属于典型自然源控制元素，突破“高毒性金属即来源于人为污染”的传统认知。

针对Be和Tl缺乏成熟DGT（薄膜扩散梯度）原位监测方法的技术瓶颈，团队创新性引入经验证的弱酸可交换态——生物有效态转换模型，将沉积物中弱酸可交换态金属含量转换为等效水相潜在生物可利用浓度，为Be与Tl的生态风险定量化评估奠定基础，这也为我国沉积物金属风险评估技术体系提供了具有推广价值的替代路径。

基于上述技术体系，研究团队利用自主构建的SPI模型定量评估结果显示，珠江口潮间带沉积物中Be的潜在生态风险概率为33.77%，Tl为24.92%，二者的联合风险概率达到37.05%，超过生态风险预警阈值（25%），表明自然源高毒性金属在典型渔业水域的底栖生态系统中可能造成不可忽视的不利影响。

研究提示，在渔业资源密集、底栖生境敏感的河口生态系统中，自然来源金属同样可能引发生态效应，应纳入区域生态风险管理体系的考量范围。

该研究填补了我国河口自然来源高毒性金属联合生态风险研究的空白。建立的“转换模型 + SPI模型”的技术路径，为DGT技术尚未成熟条件下开展相关金属风险评估提供了可推广方案，推动我国沉积物金属生态风险评估体系向精细化、模型化和机制化迈进。研究成果为珠江口、粤港澳大湾区乃至我国沿海地区的生态安全评估、生态红线划定、环境风险预警及污染控制政策制定提供了科学依据，对海洋生态环境治理体系和治理能力现代化具有重要现实意义。

未来，南海所将继续围绕我国河口与近海生态安全重大需求，深入开展自然源与人为源多金属协同污染研究，构建适配渔业水域特点的生态风险模型与评价体系，为保障我国渔业水域生态安全、提升沿海海洋资源可持续利用能力贡献更多科技力量。

图2. 研究区域地图，显示（A、B）中国珠江口的位置及（C）珠江口潮间带采样点分布。

图3. 本研究采用的SPI模型示意图。

图4. 珠江口潮间带中总铍（Be）、总铊（Tl）、生物可利用铍（Be）和生物可利用铊（Tl）的空间分布。

图5. 基于Bray-Curtis相似性矩阵的金属非度量多维标度分析（NMDS）排序图（A），以及珠江口潮间带表层沉积物中 NMS1 得分的空间分布（B）。

图6. 珠江口潮间带表层沉积物中铍（Be）和铊（Tl）的地累积指数（I_geo）（A、B）、污染负荷指数（PLI）（C），以及河口内采样点分布示意图（D）。

图7. 通过对数转换（LogC，底数为10）分析珠江口潮间带表层沉积物中铍（Be）和铊（Tl）的暴露概率与毒性概率密度分布（A、B），以及二者对水生生物区系的联合概率生态风险（C）。在图 C 中，红色多边形表示联合毒性效应。

本研究获得了国家自然科学基金、广东省自然科学基金和中国水产科学研究院中央级公益性科研院所基本科研业务费项目的资助。

全文链接：https://doi.org/10.1021/acsestwater.5c00307