森林河流与水库中马苏鲑鱼137Cs浓度夏季至秋季变化的影响因素：福岛撤离区附近的食物网传递机制

本研究针对福岛核事故后淡水鱼137Cs污染持续性问题，通过分析森林河流及相连水库中马苏鲑鱼（Oncorhynchus masou）的摄食习性、年龄与生活史类型，揭示了其夏季至秋季137Cs积累的动态差异。研究发现，河流定居型个体通过高效摄取陆生昆虫（如直翅目、膜翅目）导致137Cs浓度显著升高，而湖沼洄游型个体因主要捕食137Cs较低的小鱼（如池公鱼）而浓度稳定。结合稳定同位素（δ13C、δ15N）与胃内容物分析，明确了陆源食物输入是河流鱼类污染的关键途径。该研究为福岛内陆水域生态风险评估与渔业恢复提供了重要科学依据。

　　

2011年福岛第一核电站事故后，海洋产品的放射性铯污染已显著下降，但淡水鱼类的¹³⁷Cs污染问题依然严峻。截至2025年，日本政府仍对福岛中部至东部部分河流的多种淡水鱼实施流通限制。这种污染的持续性被认为与鱼类通过食物网持续摄取¹³⁷Cs及其渗透调节过程中较低的铯排泄能力有关。然而，淡水鱼的生活史、栖息地及摄食习性高度多样，且同一流域内¹³⁷Cs沉降密度存在显著空间差异，因此需针对特定水系中的鱼类污染机制进行深入研究。

本研究聚焦于大田川水系上游的森林河流及横川水库，该区域位于福岛撤离区附近，森林覆盖率达99.2%，且未进行去污作业，是研究自然环境下¹³⁷Cs迁移机制的理想场所。研究人员于2017年8月（夏季）和10月（秋季）分别采集河流与水库中的马苏鲑鱼，通过测量其¹³⁷Cs浓度、分析胃内容物组成、测定碳氮稳定同位素比值（δ¹³C、δ¹⁵N），并结合水体中溶解态¹³⁷Cs浓度计算浓度比（CR, L/kg-wet），旨在阐明夏季至秋季马苏鲑鱼¹³⁷Cs浓度变化的关键影响因素。

研究采用的关键技术包括：（1）鱼类样本的放射性铯浓度测量（使用高纯锗半导体探测器）；（2）胃内容物分类及重要性指数（%IRI）计算；（3）稳定同位素比值分析（通过质谱仪测定）；（4）水体及浮游生物中¹³⁷Cs浓度的监测；（5）基于体长与¹³⁷Cs浓度的指数模型估算尺寸效应。所有样本均来自福岛县大田川上游及横川水库的野外实地采集。

物种间¹³⁷Cs浓度比较

河流鱼类的¹³⁷Cs浓度显著高于水库鱼类，其中河流定居型马苏鲑鱼的平均浓度（1990 Bq/kg-wet）最高可达9140 Bq/kg-wet，而湖沼洄游型个体平均浓度仅为703 Bq/kg-wet。水库中蓝鳃太阳鱼的¹³⁷Cs浓度较高，而池公鱼因营养级较低浓度最低。

马苏鲑鱼的体型特征与¹³⁷Cs积累

湖沼洄游型马苏鲑鱼（体长24.1–33.0 cm）显著大于河流定居型个体（9.4–25.1 cm），且体色呈银白色（缺乏幼鲑斑纹）。河流定居型个体中，1龄鱼（age-1）的¹³⁷Cs浓度在秋季显著升高，且与体长呈正相关（尺寸效应），而湖沼洄游型个体无显著尺寸效应。

摄食习性及猎物¹³⁷Cs浓度

河流定居型马苏鲑鱼的胃内容物以陆生昆虫（夏季占70%）和水生昆虫为主，且1龄鱼对陆生猎物的摄取比例（74–81%）高于0龄鱼（29–34%）。秋季陆生昆虫（如直翅目、半翅目）的¹³⁷Cs浓度显著高于水生昆虫。回归分析显示，秋季1龄鱼体内¹³⁷Cs浓度与胃内容物浓度呈正相关。湖沼洄游型个体则几乎完全以池公鱼为食。

稳定同位素特征

河流定居型个体的δ¹³C值较高、δ¹⁵N值较低，且季节性变化显著；湖沼洄游型个体同位素值稳定，印证其摄食来源的一致性。水库鱼类的δ¹⁵N值与营养级正相关，但马苏鲑鱼的¹³⁷Cs浓度受寿命与洄游行为影响而低于其他鱼类。

浓度比（CR）的河流-水库差异

河流环境中CR值在秋季更高（因鱼类¹³⁷Cs浓度上升且水体浓度下降），且变幅较大；水库中CR值受尺寸效应和物种差异影响，但季节性波动较小。

本研究首次揭示了福岛森林河流-水库系统中马苏鲑鱼¹³⁷Cs污染的季节性动态：河流定居型个体通过摄食高污染陆生昆虫快速积累¹³⁷Cs，而湖沼洄游型个体因依赖水库食物网而浓度稳定。这一发现强调了陆源输入在淡水鱼类放射性铯转移中的关键作用，为福岛内陆水域生态风险评估提供了理论依据。未来需结合猎物功能群分类与四季监测，进一步量化¹³⁷Cs在食物网中的传递效率。

（论文发表于《Fisheries Science》）