东太平洋与西南大西洋海龟种群汞污染差异及生态风险评估：基于角质层稳定同位素与汞浓度的跨洋区比较

本研究针对东太平洋(EP)与西南大西洋(SWA)海域的橄榄蠵龟(Lepidochelys olivacea)和玳瑁(Eretmochelys imbricata)种群，通过角质层(scutes)非侵入采样技术，结合总汞(Hg)浓度与δ13C/δ15N稳定同位素分析，首次揭示EP种群汞浓度显著高于SWA（L. olivacea：799±302 vs 584±356 ng g-1；E. imbricata：49.3±76.9 vs 19.9±16.9 ng g-1），证实环太平洋火山带自然汞源对海洋食物链的显著影响，为跨洋区生物监测提供新范式。

　　

海洋顶级捕食者的汞污染一直是环境科学领域的焦点问题。在全球汞循环中，自然源（如火山活动）与人为源（如金矿开采）共同塑造了不同海域的污染格局。东太平洋(EP)作为环太平洋汞带的重要区域，其高背景汞水平是否会影响迁徙性海洋生物？西南大西洋(SWA)相对贫汞的环境又会产生怎样的对比效应？这两个问题对理解全球汞的生物地球化学循环至关重要。海龟作为长寿的旗舰物种，其角质层(scutes)能记录长达数年的环境暴露信息，但针对Lepidochelys olivacea和Eretmochelys imbricata这两种关键物种的跨洋区比较研究仍属空白。

为回答这些问题，来自巴西联邦大学海岸生物地球化学实验室的César Augusto Barrios-Rodriguez团队在《Marine Pollution Bulletin》发表研究，首次对EP（巴拿马）和SWA（巴西东北部）两个种群的角质层样本进行系统分析。研究采用微波消解-冷蒸汽原子吸收光谱(CV-AAS)测定总汞，结合同位素比值质谱(IRMS)分析δ¹³C和δ¹⁵N，并运用贝叶斯椭圆模型(SIBER)量化营养生态位。样本包括EP的41只L. olivacea成体和37只E. imbricata幼体，以及SWA的57只L. olivacea和41只E. imbricata成体。

研究结果揭示三个关键发现：

1. 1.

   汞浓度差异显著

   通过尺寸标准化处理(Hg_norm = Hg/CCL)，EP的L. olivacea汞浓度(11.9±4 ng g^-1/cm)显著高于SWA(8.3±5 ng g^-1/cm)，玳瑁同样呈现EP(0.35 ng g^-1/cm)高于SWA(0.16 ng g^-1/cm)的模式。这种差异与EP地区沉积物汞通量(800 μg m^-2 yr^-1)远高于SWA(29 μg m^-2 yr^-1)的环境背景吻合。

2. 2.

   同位素特征揭示摄食差异

   δ¹³C在EP种群显著富集(L. olivacea：-17.1‰ vs SWA -18.2‰；E. imbricata：-15.7‰ vs -16.4‰)，研究者将其归因于EP上升流区域的高初级生产力。值得注意的是，尽管E. imbricata在EP分析的是幼体(CCL=48.5±8.6 cm)，其δ¹⁵N(10.8±0.9‰)仍高于SWA成体(6.9±1.6‰)，暗示EP食物链的汞生物放大效应更强。

3. 3.

   污染生态位模型验证环境驱动

   通过Hg_norm-δ¹³C/δ¹⁵N三维椭圆分析，L. olivacea两群体生态位重叠度达46-51%，而E. imbricata仅8-33%，说明后者摄食策略更易受区域环境影响。这与玳瑁幼体在EP红树林摄食海绵(占食谱44%)，而在SWA偏好珊瑚礁生态系统的行为差异一致。

讨论部分深入剖析了地理隔离与汞源的关系。巴拿马所在的EP区域存在三大汞富集机制：①环太平洋火山带的地热活动；②巴拿马运河历史工程导致的沉积物汞残留(高达1650 ng g^-1)；③上升流驱动的颗粒有机汞输送。相比之下，SWA东北部大陆架以碳酸盐沉积为主，汞本底值极低。这种地质差异通过食物链传递，最终导致EP海龟角质层汞含量达到SWA同种的1.5-2.2倍。

该研究的创新价值在于：首次证实海龟角质层可作为跨洋尺度汞污染的"时间胶囊"，为《全球汞公约》的实施提供新型生物监测工具；揭示了地质背景值对海洋顶级捕食者汞累积的决定性作用，挑战了传统认知中人为源主导的观点；建立的尺寸标准化方法(Hg_norm)有效解决了不同发育阶段样本的比较难题。未来研究可结合角质层分层年代学，进一步解析汞暴露的时间序列特征。