将巴伊亚布兰卡河口潮间带的生物群落与金属浓度联系起来

时间：2026年3月31日

来源：Journal of Marine Systems

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本研究在阿根廷巴哈亚湾受人为影响的河口系统中，同步评估了Cr、Cd、Pb、Ni、Cu、Zn、Mn、Fe在红树林（Spartina alterniflora）地下组织、微生物 mats 和沉积物等环境基质的分布特征，并比较其重金属生物积累能力。结果表明：除Cu和Zn外，其他金属在基质间分布相似，红树林地下组织积累量最低；微生物 mats 对Cu的生物积累能力最强，红树林地下组织则对Cu、Cd、Zn的富集效果显著，部分沉积物样品的Cu和Mn浓度超过国际标准值，凸显了红树林与微生物 mats 在重金属截留中的互补作用，为区域环境管理提供依据。

N.G. Morales Pontet | N.S. La Colla | V.L. Negrin | F. Schwab | S.E. Botté

阿根廷国家海洋研究所，南国大学（UNS）-CONICET，阿根廷巴伊亚布兰卡

摘要

虽然沉积物是水生生态系统中金属积累的主要场所，但生物与微生物和植物的相互作用在调节金属分配和积累方面起着关键作用。本研究旨在同时评估一个受人为影响的河口系统中多种环境介质（Spartina alterniflora、微生物垫和沉积物）中的金属浓度，并评估S. alterniflora和微生物垫的金属生物积累能力。此外，还将沉积物中的金属浓度与国际指南中的可接受值进行比较。研究人员测定了巴伊亚布兰卡河口裸露沉积物、微生物垫、微生物垫下的沉积物、植被覆盖的沉积物以及S. alterniflora地下组织中的Cr、Cd、Pb、Ni、Cu、Zn、Mn和Fe的浓度。

大多数金属（Cr、Pb、Ni、Mn和Fe）在各种介质中的分布模式相似，但S. alterniflora地下组织中的浓度低于沉积物介质和微生物垫。相比之下，Cu和Zn表现出不同的行为，在地下组织中的积累水平高于其他介质。总体而言，沉积物和微生物垫在金属浓度方面更为相似，而S. alterniflora的地下组织则表现出明显的积累特征。微生物垫具有更强的Cu生物积累能力，而S. alterniflora的地下组织不仅在Cu方面表现出较强的积累能力，在Cd和Zn方面也是如此。一些微生物垫和沉积物样本的Cu和Mn浓度超过了国际可接受标准。这些发现突显了微生物垫和盐生植被在沿海系统中金属滞留方面的互补作用，为未来的环境管理策略提供了有价值的信息。

引言

城市化和工业化通过排放含有不可生物降解污染物的废水和废物导致沿海污染（Martinez等人，2022年）。评估污染程度的关键在于了解污染物进入环境后的命运和循环。通常，金属会附着在颗粒上或与有机和无机成分形成复合物。这些过程促进了这些污染物在表层沉积物中的沉积和积累，可能导致对水生生物有害的浓度（Santos等人，2023年）。沿海生态系统的退化是一个全球性问题，可能对水生生物、当地渔业以及鱼类和贝类消费者产生严重的中长期影响（Pérez，2017年）。

在金属中，铬（Cr）、铅（Pb）、镉（Cd）、镍（Ni）、铜（Cu）、锌（Zn）、锰（Mn）和铁（Fe）由于在人类活动中的广泛应用而特别值得关注，这导致这些金属在环境中的浓度增加（Fu和Wang，2011年）。金属被分为必需金属和非必需金属。必需金属（如Cu、Zn、Mn或Fe）对生物体的某些代谢过程至关重要，但超过一定阈值后可能具有生理毒性。非必需金属（如Cd和Pb）没有已知的生物学作用，即使在低浓度下也具有毒性（Ali和Khan，2018年；Botté等人，2013年；Raychaudhuri等人，2021年）。

巴伊亚布兰卡河口（BBE）是阿根廷第二大河口，几十年来一直对其各种生物和非生物介质中的金属浓度进行监测（例如，Botté等人，2010年；La Colla等人，2021年；Negrin等人，2019年，Negrin等人，2024年；Serra等人，2017年）。BBE中不同介质中的金属水平与该地区的工业、港口、农业和城市活动有关。尽管沉积物中的金属浓度尚未达到令人担忧的水平（La Colla等人，2021年），但一些研究观察到某些金属（包括Cu和Cr）的浓度有上升趋势（Simonetti等人，2017年；Negrin等人，2019年）。Spartina alterniflora（一种能够排除或积累特定元素的盐生植物）的地下组织中也发现了类似的趋势（Negrin等人，2019年）。因此，持续监测对于检测偏离自然基线的现象或评估特定事件的影响至关重要（Wanjeri等人，2021年）。

BBE中栖息着多种主导生物，它们通过不同的机制与金属相互作用。盐沼主要由S. alterniflora占据，并覆盖广阔的潮间带区域（Pratolongo等人，2021年）。其在组织或周围沉积物中积累金属的能力受到物理化学环境的调节（Negrin等人，2019年）。与此同时，微生物垫在BBE的潮上带和潮间带区域占主导地位。这些结构形成于水-沉积物界面，由沉积物颗粒、有机物、微生物群落以及微生物分泌的胞外聚合物物质（EPS）组成（Morales Pontet等人，2023年；Morales Pontet等人，2024年；Morales-Pontet等人，2024年）。这些由自养和异养微生物组成的群落拥有多种捕获和积累金属的机制（Morales-Pontet等人，2025年）。这些生物-金属相互作用对污染物的迁移性、沉积物和水质以及整个生态系统的健康状况具有重要影响。

鉴于持续的人为压力和BBE的生态复杂性，已有多项研究评估了该系统中的金属分布，包括微生物垫（Serra等人，2017年）、植物（Negrin等人，2019年，Negrin等人，2024年）以及尤其是沉积物（Botté等人，2010年；La Colla等人，2021年；Simonetti等人，2017年）。然而，尽管植物和微生物垫在BBE的某些地点共存且对长期环境评估非常重要，但它们同时和相对的影响尚未得到评估。因此，本研究的目标是：（1）首次综合比较不同共存介质（S. alterniflora、微生物垫和潮间带沉积物）中的金属浓度（Cr、Pb、Cd、Ni、Cu、Zn、Mn、Fe）；（2）确定S. alterniflora和微生物垫对所研究金属的生物积累能力的变化；（3）将沉积物中的金属浓度与标准化水平进行比较，以识别需要特别关注的环境问题点。

研究区域

BBE（南纬38°73′；西经62°35′）位于阿根廷布宜诺斯艾利斯省南部，是一个面积为2300平方公里的浅层中潮汐系统，拥有广阔的潮间带通道、盐沼和岛屿（Melo，2021年）。河口沿岸覆盖着大量的盐生植物，如S. alterniflora Loisel、Spartina densiflora Brongn、Sarcocornia perennis（Miller）A.J. Scott、Heterostachys ritteriana（Moq.）Ung.-Sternb和Allenrolfea patagonica（Moq.）Kuntze（Pratolongo等人，2021年）。植被和

M区域的环境特征

M区域的pH值介于中性到微碱性之间（6.9–7.7），沉积物条件呈中等还原性（Eh：−30至66 mV）。盐度变化较大（28–51），有机质含量较低至中等（3.3–13.5%）。这些物理化学条件对金属的迁移性和生物可利用性具有重要影响，可能影响不同介质中的分布模式（Human等人，2020年）；

结论

Cr、Pb、Ni、Mn和Fe在各种介质中的分布模式相似，但S. alterniflora地下组织中的积累量低于其他介质。相比之下，Cu和Zn的浓度呈现出另一种模式，在地下组织中的积累量高于沉积物介质。考虑到这些因素，微生物垫和S. alterniflora可能是去除Cu和Zn的有效介质。然而，植物可能更具

作者贡献声明

N.G. Morales Pontet：撰写——初稿、可视化、调查、数据分析、概念化。 N.S. La Colla：撰写——审稿与编辑、方法学、调查、数据分析、概念化。 V.L. Negrin：撰写——审稿与编辑、方法学、调查、数据分析、概念化。 F. Schwab：撰写——审稿与编辑、调查、数据分析、概念化。 S.E. Botté：撰写——审稿与编辑、资源获取、方法学、调查。