卡塔赫纳湾沉积物与海龟草(Thalassia testudinum)中微量元素的生态风险评估及其生物指示作用

本研究针对哥伦比亚加勒比海工业化区域卡塔赫纳湾(CTG Bay)与自然保护区的沉积物及海龟草(T. testudinum)中47种微量元素污染问题，通过ICP-MS定量分析与生物富集因子(BCF)评估，揭示CTG Bay存在显著Cd、Ni、Cr污染（最高差异达16.7倍），证实T. testudinum对41种元素具强富集能力（Ge、Hf、Ba等BCF>1），为海洋生态监测提供关键生物标志物。

　　

海洋生态系统正面临日益严重的微量元素污染威胁，其中工业化海湾区域尤为突出。卡塔赫纳湾作为哥伦比亚加勒比海典型工业区，长期承受采矿、农业和城市排放等多重压力，导致沉积物中重金属和新兴元素积累。与此同时，海草床作为"海洋之肺"和蓝碳(Blue Carbon)储存库，其代表物种海龟草(Thalassia testudinum)因能通过羟基、硫酸盐等多糖细胞壁官能团富集污染物，被视为环境质量"生物哨兵"。然而，该区域缺乏系统性研究量化沉积物-海草体系中微量元素迁移规律及其生态风险。

为解决这一科学问题，哥伦比亚卡塔赫纳大学团队在《Marine Pollution Bulletin》发表研究，首次对比分析卡塔赫纳湾(CTG Bay)与罗萨里奥-圣贝尔纳多珊瑚国家公园(RSBC-NNP)两处典型区域的沉积物和T. testudinum中47种微量元素分布特征。通过电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)技术结合污染指数(PI)、地累积指数(I_geo
)和综合内梅罗指数(NPI)等多维度评估体系，揭示工业化海湾的生态风险等级，并验证T. testudinum作为生物指示物的可靠性。

关键技术方法
研究团队在2022-2024年采集CTG Bay（污染区）和RSBC-NNP（参照区）的沉积物及T. testudinum样本，采用ICP-MS定量47种元素（含21种>1 μg/kg的微量元素），计算生物富集因子(BCF=植物浓度/沉积物浓度)；通过污染因子(CF)、富集因子(EF)等评估污染程度，结合单因子与综合指数法量化生态风险。

地理背景
选择加勒比海Bolívar地区两个对比区域：工业化CTG Bay（10°19'N-75°32'W）受城市污水和港口活动影响，而RSBC-NNP（10°10'N-75°45'W）作为生态保护区。两地均存在T. testudinum群落，但环境压力差异显著。

结果分析
沉积物污染特征
CTG Bay沉积物中Cd、Ni、Cr浓度分别达参照区的16.7、3.9和3.8倍，Sr（4.333±0.412 mg/kg）、B（0.109±0.032 mg/kg）、Zn（0.040±0.006 mg/kg）为优势元素。污染指数显示CTG Bay处于"重度污染"状态（NPI>3），尤其Cd的I_geo
达3.2（强污染级）。

生物富集规律
T. testudinum在CTG Bay对41种元素BCF>1，其中Ge（BCF=12.3）、Hf（9.8）、Ba（8.4）富集最强；而RSBC-NNP仅15种元素BCF>1，以Mo（2.1）为首。该物种叶片对Sr、B、Zn的积累量两地差异达4-10倍，证实其污染指示敏感性。

结论与意义
研究首次系统量化哥伦比亚加勒比海区域微量元素在沉积物-海草系统的迁移规律，揭示工业化海湾存在Cd、Ni等优先控制污染物。T. testudinum展现广谱元素富集能力，其BCF模式可有效区分污染梯度，为SDG 14（海洋可持续发展目标）提供新型生物监测工具。成果强调需建立CTG Bay持续监测网络，并推广海草床保护作为蓝碳战略的关键环节。

讨论延伸
该研究突破在于同时评估传统重金属(Pb、Cd)与新兴元素（镧系、锕系）的生态风险，发现Ge、Hf等非传统指标在生物监测中的潜力。作者Flor-Maria Palacio-Herrera等指出，T. testudinum的细胞壁多糖特性使其成为理想的"金属海绵"，但其长期暴露对海龟(Chelonia mydas)等消费者的食物链风险仍需深入研究。研究为热带海洋生态保护政策制定提供了数据支撑，尤其对平衡沿海工业发展与生态健康具有示范意义。