编辑推荐：
为解决重金属污染对海洋生态和人类健康的威胁及传统治理方法的局限，研究人员以波斯湾北部海岸的大型海藻（Padina gymnospora、Cladophoropsis membranacea、Hypnea hamulosa）为对象，研究其吸附重金属能力。结果显示不同海藻对不同重金属去除率各异，新图像分析方法可靠，为污染治理提供新途径。
在广阔的海洋世界里，重金属污染就像一场悄无声息的灾难，正严重威胁着海洋生态系统和人类的健康。工业废水肆意排放、农业径流裹挟着污染物，还有人类活动带来的沉积物，这些都让重金属大量涌入沿海海域。由于重金属具有生物累积性，它们在海洋生物的组织中不断富集。这不仅导致海洋生物多样性锐减，许多水生生物中毒，还严重破坏了海洋食物链。想象一下，那些小小的鱼儿吃了被污染的浮游生物，然后大鱼又吃了小鱼，最后人类再食用这些受到污染的海鲜，这就使得重金属污染延伸到了人类身上，增加了人们患癌症、神经系统疾病和肝脏损伤等严重健康问题的风险。同时，像珊瑚礁和沿海湿地这些重要的海洋栖息地也受到了破坏，整个海洋生态平衡被打破。
为了应对这一严峻的问题，传统的化学修复技术，如离子交换、化学沉淀、膜过滤以及混凝和絮凝过程等都被应用了起来。然而，这些方法在面对低浓度金属污染时效果不佳，而且操作复杂。因此，寻找一种既经济又有效的方法迫在眉睫。研究人员把目光投向了大自然，发现利用生物材料进行吸附是一个极具潜力的方向。其中，藻类凭借其可再生性以及细胞壁上多糖、蛋白质和脂质等物质带来的强大金属吸附能力，成为了研究的焦点。藻类生物量无论是活体还是死亡后的，都能用于吸附重金属，尤其是死亡藻类生物量，因其无需营养物质且经过化学和物理改性后吸附能力更强，受到了更多关注。
在这样的背景下，来自国外的研究人员（由 Mehdi Bibak 等人组成的研究团队）展开了一项意义重大的研究。他们以波斯湾北部海岸的三种大型海藻 —— 棕色海藻（Padina gymnospora）、绿色海藻（Cladophoropsis membranacea）和红色海藻（Hypnea hamulosa）为研究对象，深入探究它们对镍（Ni）、铅（Pb）、镉（Cd）和汞（Hg）等重金属的吸附能力。该研究成果发表在《Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography》上。这项研究对于治理海洋重金属污染、保护海洋生态环境以及保障人类健康都具有重要意义，为后续的海洋污染治理工作提供了新的思路和方法。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：一是借助 Design - Expert 软件精心设计实验，采用响应面法（Response Surface Methodology，RSM），通过建立数学模型来分析多个变量对实验结果的影响；二是引入了一种全新的方法，即利用扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）获取藻类图像，并运用库尔贝克 - 莱布勒累积信息（cumulative Kullback–Leibler information）对这些图像进行分析，以此来量化不同大型海藻在相同条件下对金属吸收的差异，从而找出吸附能力较强的海藻种类。
材料和方法
研究人员从波斯湾北部布什尔（Bushehr）海岸线采集了棕色海藻（Padina gymnospora）、绿色海藻（Cladophoropsis membranacea）和红色海藻（Hypnea hamulosa）的生物量，每种海藻采集约 3kg。采集后，将样本用去离子水彻底冲洗 1 小时，以去除盐分、沙子等杂质。
结果和讨论
研究人员进行了二十次实验来确定实验误差。实验设计及结果表明，通过实验获得的实际值与响应面法预测的值吻合度较高。具体来看，P. gymnospora能够去除 50% 的 Pb；在去除 Cd 方面，H. hamulosa表现最佳，去除率达到 86.44%；而在 Hg 的去除上，C. membranacea的效果最好，去除率为 50% 。实验结果和图像分析方法得到的结果一致，这充分证明了新的图像分析方法的可靠性。
结论
除了传统的经验方法，开发能够快速且准确得出结果的新方法至关重要。本研究中运用库尔贝克 - 莱布勒累积信息进行图像分析，以此确定大型海藻对金属的吸附能力，这是该领域的一种创新方法。研究利用了波斯湾北部海岸全年都容易获取的大型海藻，为后续利用这些海藻进行重金属污染治理提供了理论依据，也为海洋污染治理开辟了新的技术途径。
综上所述，这项研究成功找到了测定大型海藻重金属吸收能力的新方法，明确了不同海藻对不同重金属的吸附效果。这不仅有助于筛选出高效吸附重金属的海藻品种，用于实际的海洋污染治理，还为相关领域的研究提供了新的技术参考，推动了海洋污染生物修复技术的发展，在海洋环境保护和人类健康保障方面都有着不可忽视的重要意义。
