海洋环境汞甲基化/去甲基化研究进展

汞（Hg）是一种在大气中具有较长停留时间并能进行长距离传输的全球性污染物.甲基汞（MeHg）具有毒性强、易富集、可随食物链放大的特点，是引起环境风险的主要汞形态.通过各种来源排放到海洋环境中的无机汞在沉积物和水柱中均可甲基化为MeHg，原位甲基化和去甲基化是控制海洋环境中甲基汞水平的关键过程.虽然目前已有综述总结了环境中汞甲基化/去甲基化，但对海洋生态系统中汞甲基化/去甲基化过程涉及相对较少.本文在总结海洋汞甲基化/去甲基化过程速率、途径和热点区域基础上，详细讨论了海洋光化学、非光化学以及微生物3种汞甲基化/去甲基化途径机制，并对未来研究方向进行了展望.在现有研究基础上，未来应在不同汞甲基化/去甲基化途径贡献估算、实际海洋环境汞甲基化/去甲基化基因/微生物作用验证、环境因素对海洋汞甲基化/去甲基化影响方面开展更深入研究.海洋汞甲基化/去甲基化的研究可为深入理解海洋汞的环境行为与风险和发展有效的汞污染风险防控技术提供科学依据和数据支撑.     

细菌产绿脓菌素对东海原甲藻生长的影响

以东海原甲藻(Prorocentrumdonghaiense)为实验材料,研究了铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)产绿脓菌素对藻细胞生长的影响。结果表明,当其浓度达到5.0mg.L-1时,对东海原甲藻的生长表现出明显的抑制效果,并且抑制效果随浓度的增加而增强。对裸甲藻而言,当其浓度增加至15.0mg.L-1时,裸甲藻的生长才开始受到较明显的抑制。8.0和15.0mg.L-1的绿脓菌素在实验初期对湛江叉鞭金藻的生长表现出了一定的抑制作用,但这种抑制作用不能持久。对绿藻而言,即使浓度增加至15.0mg.L-1,绿藻的生长受其影响也很弱。本文首次探讨了细菌产绿脓菌素对东海原甲藻的抑制作用,结果表明该类物质可以选择性的抑制东海原甲藻的生长。     

光照与东海近海中肋骨条藻(Skeletonema costatum)赤潮发生季节的关系

利用船基现场培养实验和模型计算的方法,研究了光照与东海近海春夏季均能发生中肋骨条藻赤潮的关系.结果表明,中肋骨条藻生长的最适光照强度(I_opt)随水温(t)的增加呈“慢升快降”的不对称“倒V”形变化特征,在25℃左右I_opt最大,为121.6 Ｗ·m^-R, I_opt-t 曲线符合Blanchard方程; 由东海海表水温计算的中肋骨条藻I_opt的季节变化特征与东海海面光照强度、海水透明度的季节变化基本同步(R^R=0.907±0.115, p<0.001),且滞后于海面光照强度2个月左右,这使春夏季海水中光照最适宜生长的水层均为全年最厚(6m左右).可见,中肋骨条藻对光照的适应性很强,海区海水光照的适宜性是春夏季均能形成大规模中肋骨条藻赤潮的重要原因之一.     

光照与东海近海中肋骨条藻（Skeletonema costatum）赤潮发生季节的关系

利用船基现场培养实验和模型计算的方法,研究了光照与东海近海春夏季均能发生中肋骨条藻赤潮的关系.结果表明,中肋骨条藻生长的最适光照强度(Iopt)随水温(t)的增加呈"慢升快降"的不对称"倒V"形变化特征,在25℃左右Iopt最大,为121.6 W·m-2, Iopt-t中曲线符合Blanchard方程;由东海海表水温计算的中肋骨条藻Iopt的季节变化特征与东海海面光照强度、海水透明度的季节变化基本同步(R2=0.907±0.115, P<0.001),且滞后于海面光照强度2个月左右,这使春夏季海水中光照最适宜生长的水层均为全年最厚(6m左右).可见,中肋骨条藻对光照的适应性很强,海区海水光照的适宜性是春夏季均能形成大规模中肋骨条藻赤潮的重要原因之一.     

营养盐对东海浮游植物生长影响的现场培养实验

2005年6月在东海赤潮高发区通过现场培养实验探讨了NO3-N和PO4-P对浮游植物生长的影响.结果表明,在培养期间,初始浓度NO3-N 11.98 μmol·L-1,PO4-P 0.16 μmol·L-1以上时,总细胞数可以达到赤潮数量.培养期间主要优势种为米氏凯伦藻、东海原甲藻和中肋骨条藻.NO3-N和PO4-P的初始浓度为23.82 μmol·L-1及 0.41 μmol·L-1以上时,东海原甲藻最大细胞数可以达到106·L-1,当NO3-N和PO4-P浓度分别增至50.34 μmol·L-1和2.32 μmol·L-1时,米氏凯伦藻和中肋骨条藻最大细胞数也可达到106·L-1.初步判定几种浮游植物对营养盐的需求不同,其中中肋骨条藻与米氏凯伦藻要求较高,东海原甲藻次之,双角多甲藻要求最低.     

胶州湾沉积物柱状样重金属垂向分布特征及其控制因素

于2011年在胶州湾采集一根沉积物柱状样,分析了0～1 m不同层次沉积物样品中汞（Hg）、砷（As）、镉（Cd）、铬（Cr）、铜（Cu）、镍（Ni）、铅（Pb）和 锌（Zn）等8种重金属含量并计算富集因子指数（enrichment factors, EF,代表元素富集程度）。结果表明,多数重金属在次表层20 cm左右浓度和EF值都达到峰值或有一个高值区,这可能主要是由上世纪八九十年代胶州湾周边区域高强度人为排放的重金属导致的。进一步通过Pearson相关分析和多元线性回归分析探讨了控制胶州湾沉积物重金属垂向分布的关键因素,结果发现8种重金属的关键控制因素不同。采用沉积物潜在生态风险指数法评估了胶州湾重金属的生态风险及历史变化趋势,发现8种重金属中Hg风险较高,整体处于中等风险水平,且近年来风险还呈一定增大趋势,应列为胶州湾优先控制重金属。     

东海夏季溶解气态汞和活性汞分布特征及控制因素

于2018年6月在东海开展航次调查,测定了水体中溶解气态汞（dissolved gaseous mercury,DGM）、活性汞（reactive Hg,RHg）、总汞（total Hg,THg）及溶解态汞（dissolved Hg, DHg）浓度,探究了夏季东海水体中DGM和RHg的分布特征及其控制因素。结果表明,东海水体DGM和RHg浓度分别为（151.3±75.9 ）pg/L和（0.8±0.7） ng/L,DGM/THg、DGM/RHg和RHg/THg的数据分别为（4.5±2.5）%、（26.7±15.0）%和（21.6±14.8）%。与其他海洋体系相比,东海水体中DGM和RHg浓度显著高于多数大洋水体,低于或接近其他近海报道结果。空间分布上,东海水体DGM和RHg均呈现出相对复杂的分布趋势,在近岸浅层水、外海浅层及深层水中均存在明显的高值区,表明其可能受陆源输入和原位生成/去除过程共同控制。垂直分布上,底层水中DGM和RHg浓度相对较低,其他水层无显著差异。不同水层THg和DHg调查数据显示东海底层水中虽然THg浓度最高,但DHg相对其他水层浓度略低,这可能是导致底层水中RHg和DGM较低的主要原因。Spearman相关性分析和多元回归分析结果表明,RHg浓度和溶解氧（dissolved oxygen,DO）含量是影响海水中DGM浓度的关键控制因素,而DO含量是影响海水中RHg浓度的关键控制因素。     

海洋镉生物地球化学循环研究进展

镉是一种重要的有毒重金属元素,对生态系统和人体健康造成严重威胁.目前已有学者对土壤、大气、植物等介质中镉的环境行为进行了综述,而对海洋镉循环的系统梳理较少.本文综述了海洋中镉的来源、浓度分布与影响因素、镉生物地球化学循环过程及镉同位素在海洋中的示踪应用,并对海洋镉循环未来研究方向进行了展望.在现有研究的基础上,未来应在镉全球海洋大尺度循环、迁移转化及微观动力学机制方面开展更深入研究.海洋镉及其同位素生物地球化学循环的研究可为深入理解镉的环境行为与风险和发展有效的镉污染风险防控技术提供科学依据和数据支撑.