鄱阳湖河湖交错区重金属多介质富集及生物动力学过程研究

Heavy metal pollution does not only speed up the deterioration of water environment and loss of biodiversity, but also affect the structure and functions of ecosystem via the transfer, accumulation and biomagnification of these pollutants through the food chains and webs, and threat to human being ultimately. Therefore, it is vital to understand the enrichment and biological dynamical process of heavy metal in aquatic environment. This project broke through the past research limitations and systematacially studied the enrichment of Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Se、As、Cd、Pb and Hg in multi-phase media and at multiple levels including organization, individual, population, community and ecosystem in the mouths of river flowing into the Poyang lake. The source, temporal and spatial distribution and ecological risk of those metals were studied. Stable isotope of nitrogen ratio was applied to determine the trophic levels of the species and build the aquatic food web，then transfer, accumulation and biomagnification of heavy metals in the food chains and webs were explored. The result would provide the scientific basis and theoretical foundation for regional water ecosystem security, biodiversity conservation and food safety assessment, and scientific reference for the study of ecosystem dynamics of typical pollutants in freshwater areas.

重金属污染不仅会加剧水环境恶化和水生生物多样性的丧失，同时会通过食物链(网)的放大作用破坏生态系统的结构功能，最终威胁人类健康，所以了解水环境重金属富集状况及迁移转化的动力学过程至关重要。本项目以鄱阳湖河湖交错区为典型研究区，突破以往研究局限，从组织、个体、种群、群落和生态系统多个层次系统分析多相介质(水、表层沉积物和水生动物)重金属Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Se、As、Cd、Pb和Hg的富集状况，探索鄱阳湖重金属的主要来源、时空分布特征并系统评估环境生态风险和污染暴露风险，并基于氮稳定同位素技术确定物种的营养级，构建鄱阳湖水生食物链(网)，重点分析重金属沿主干食物链(网)的传递过程及放大作用，为区域水生态安全、生物多样性保护以及食品安全评估提供科学依据和理论支撑，也为淡水水域典型环境污染物的生态系统动力学研究提供科学参考。

本项目以鄱阳湖河湖交错区为典型研究区，从组织、个体、种群、群落和生态系统多个层次系统分析多相介质(水、表层沉积物和水生动物)重金属的富集及生物动力学过程。主要结论如下：（1）鄱阳湖五河入湖区域沉积物重金属含量存在显著差异，其中饶河入湖区域沉积物中重金属含量显著高于其它区域。赣江入湖区域（包括修水、赣江中支入湖区域）沉积物W和Sn的含量显著高于其它区域。除As外，沉积物中大部分重金属含量丰枯水期并未表现出显著的差异，综合评价发现鄱阳湖河湖交错区沉积物均存在一定的潜在生态风险，其中饶河入湖区域沉积物重金属潜在生态风险最高，抚河最低，Cd对不同入湖区域沉积物潜在生态风险贡献了73.16%-88.23%。鄱阳湖区域水体可溶性重金属含量存在显著的地域及季节差异，但含量相对较低，HPI指数低于风险阈值，水体相对清洁。（2）鄱阳湖河湖交错区鱼类肌肉中Zn的含量（111.01 mg/kg，鲤鱼）最高，Tl的含量（0.004 mg/kg，赤眼鳟）最低，底栖生物肌肉中Mn的含量（1867.75 mg/kg,三角帆蚌）最高，Tl的含量（0.015 mg/kg，褶纹冠蚌）最低，均存在显著的种间差异。水生生物鳃和肝脏（内脏团）中重金属的含量显著高于肌肉中重金属的含量，总体而言，鱼类肌肉中重金属并未表现出显著的地域差异，但底栖生物肌肉中重金属则表现出显著的地域差异。鱼类肌肉中重金属与体长、体重表现出显著的相关性，但肌肉中重金属含量与体长的相关性明显高于与体重的相关性，随着体长和体重的增加表现为显著的下降趋势。鱼鳃和肝脏重金属含量随着体长、体重的增加表现出不一致的趋势。部分鱼类可食部分中As的目标危险系数高于1，表明长期食用可能存在一定的健康风险，底栖生物可食部分单一重金属的摄入量相对较高，As和Cd是主要的风险元素，需要密切关注。（3）鄱阳湖大型经济鱼类对Cr、Zn、Sn、W和Tl的富集程度较大，而对Mn和Pb的富集程度较小；鄱阳湖大型底栖生物对沉积物中重金属的富集能力相对较弱，螺对Cu、Zn的富集能力高于蚌，但蚌对Cd的富集能力强于螺。鄱阳湖水生生物样品δ13C分布范围为－-22.00‰～-29.23‰，而δ15N范围为8.78‰～17.3‰。在食物链的传递过程中，除Sn外，水生生物肌肉金属元素与δ15N的关系均不显著，未出现明显生物放大。