南美水獭（Lontra felina）作为智利南太平洋沿岸汞污染的生物指示物

《Environmental Pollution》：The marine otter ( Lontra felina) as a bioindicator for mercury pollution along the South Pacific coast of Chile

　　

•Lontra felina显示出作为沿海汞污染的哨兵物种的巨大潜力。
•多种自然和人为因素可能影响汞的纬度分布。
•排泄物和皮毛是适合进行汞生物监测研究的非侵入性样本。
•非致命性皮毛采样可提供汞神经毒性风险的见解。
•70%受检海獭超过了亚临床神经毒性阈值。

引言
汞（Hg）是一种已知的无生物学功能的微量元素，是一种持久性全球污染物，被联合国列为对公众健康构成十大主要化学危害的物质之一（Sulaiti等人，2022年）。汞对人类和野生动物具有高度毒性，具有神经毒性、免疫毒性和致突变性等特点，并且能够通过胎盘和乳汁从母亲传递给后代（O'Shea，1999年）。其有机形式——甲基汞（MeHg）——由于在水生食物网中具有高度生物累积和生物放大潜力（即污染物浓度随生物体生命周期增加而升高，并随营养级升高而增加；Kidd等人，2011年），尤其是对顶级捕食者而言，具有更大的生物学危害，并且它是一种强效神经毒素，能够穿越血脑屏障（Hansen和Danscher，1997年；Wiener等人，2003年；Be?dowska和Falkowska，2016年；联合国环境规划署[UNEP]2019年；Chételat等人，2020年）。在脊椎动物（包括主要通过饮食暴露的海洋捕食者）中，慢性甲基汞暴露和中毒会产生严重的有害神经毒性、生理、行为和生殖影响（Chételat等人，2020年）。它还可能产生广泛但细微的亚临床效应，如神经生化变化、神经行为变化、血液参数变化、酶产生、心血管功能和免疫反应变化（Basu和Head，2010年；Krey等人，2015年）。

汞是一种天然存在的元素，然而人为活动，如燃煤、工业金、银和汞开采、手工和小规模金矿开采（ASGM）、化学工业过程以及使用含汞产品，在过去一个世纪中将表层海水中汞的浓度增加了三倍（Driscoll等人，2013年；UNEP，2013年、2019年；Obrist等人，2018年）。目前，ASGM是全球人为汞排放的主要贡献者，也是南美洲最主要的人为汞来源，占该地区总排放量的75%以上（UNEP，2019年；Keane等人，2023年），凸显了区域脆弱性。然而，在智利，ASGM并不是一项重要活动，因为金矿开采主要是大规模铜矿开采的副产品，ASGM仅占国家金产量的4.2%（智利铜业委员会[COCHILCO]，2023a；Guajardo等人，2026年）。因此，非ASGM来源是智利汞污染的主要贡献者。此外，南半球以及其中的智利研究不足（Obrist等人，2018年），并且城市化和工业发展日益增长（Fisher等人，2023年）。因此，南半球的汞研究是当务之急，以实现《水俣公约》保护人类健康和环境免受汞不利影响的目标（Selin等人，2018年；《水俣公约》，2023年）。

在南美洲，有色金属生产（Al、Cu、Pb和Zn）占非ASGM汞排放量的半数以上，其中大部分来自智利（Fisher等人，2023年）。事实上，智利73%的汞排放归因于这一来源，几乎完全与铜矿开采和冶炼相关（UNEP，2019年），这些活动广泛分布于该国北部（COCHILCO，2023b；González，1994年）。智利沿海环境的其他重要非ASGM汞来源包括燃煤发电厂排放、化学工业排放，以及沿海城市中心市政废水向水体排放和含汞产品废弃物释放（UNEP，2019年）。因此，智利的海洋动物和沿海人类社区可能会暴露于显著的汞污染水平及其有害健康效应。这凸显了研究和监测生物体中汞水平以及这些脆弱群体暴露于汞的毒性效应风险的必要性。

海洋哺乳动物是海洋和人类健康的主要哨兵物种，因为它们通常寿命长、处于高营养级，并且在沿海地区与人类共享栖息地和食物，通常是定居物种（Bossart，2011年）。此外，它们是极具魅力的物种，能够引发过度的关注，使其更有可能被观察到（Bossart，2011年），从而在公共服务和与非政府组织的合作中，有助于搁浅个体的发现、报告和采样（Toro等人，2026年）。海洋哺乳动物还极易受到汞威胁，由于汞的生物累积和生物放大作用，它们可能面临来自甲基汞的显著神经毒性效应（López-Berenguer等人，2020年），甲基汞通常占肌肉等组织中总汞负担的95%以上（Wagemann等人，1997年、1998年）。此外，鉴于哺乳动物物种间神经毒理学效应的高度保守性，使用哺乳动物野生动物作为补充模型有助于更好地理解环境神经毒素对人类健康构成的风险，因为它们可以提供关于生物利用度、环境暴露、早期和亚临床效应以及临床神经毒性的重要真实世界信息（Basu和Head，2010年）。因此，哺乳动物野生动物可以作为替代物种，指示潜在的人类暴露和效应（Van der Oost，2003年）。然而，获取海洋哺乳动物物种（如鲸类）的生物样本通常较为困难。此外，智利领土漫长的海岸线和复杂的地形限制了发现搁浅尸体并采集新鲜样本进行污染物分析的能力（Alvarado-Ryback等人，2020年；Andvik等人，2021年）。这使得生态毒理学研究越来越关注使用更容易获取非致命和/或非侵入性样本的模型物种，如海獭（Lutrinae）（López-Berenguer等人，2020年）。

海獭在毒理学研究中被视为哨兵或生物指示物种，可能全年暴露于来自局部污染源的污染物生物累积中（Baos等人，2022年；López-Berenguer等人，2020年）。海獭的食量相对体重较大，占据高营养级位置，寿命相对较长，繁殖年龄较早，且不进行迁徙或冬眠，这为研究污染物的急性和慢性效应提供了机会（Baos等人，2022年）。此外，皮毛、血液和排泄物（粪便）样本代表了一种非致命且有时非侵入性的、易于获取和低成本的方法，用于进行短期和中长期的环境污染生物监测以及评估暴露的健康风险（例如Klenavic等人，2008年；Rodríguez-Estival等人，2020年；Baos等人，2022年；Hostos-Olivera和Valqui，2024年）。然而，几乎所有关于海獭汞的研究都是在北美和欧洲进行的，海獭（Enhydra lutris）、北美水獭（Lontra canadensis）和欧亚水獭（Lutra lutra）是主要的研究模型，南半球的研究非常少（见表S1，总结了全球海獭物种不同组织样本中汞浓度的现有文献）。

在智利，海獭（Lontra felina），当地称为"chungungo"，是一种顶级捕食者，以鱼类、甲壳类、软体动物和偶尔以鸟类为食，这些猎物来自 littoral（潮间带）区域（Medina-Vogel等人，2004年、2007年；Poblete等人，2019年）。它以鱼类为主食，太平洋沙加吉鱼（Prolatilus jugularis）和巴塔哥尼亚红鱼（Sebastes oculatus）是最常见的猎物物种（Hostos-Olivera和Valqui，2024年）。它相对长寿，估计世代长度为10年（Valqui和Rheingantz，2021年），活动范围较窄，沿海岸线不到5公里（Medina-Vogel等人，2007年），并被认为具有伴人行为，在人为活动高度集中的地区与人类共同生活，饮食相似（包括渔业废弃物）（Medina-Vogel等人，2004年、2006年；Valqui和Rheingantz，2021年；Hostos-Olivera和Valqui，2024年）。因此，海獭可能会暴露于汞的重要生物累积和毒性效应中，尤其是在该国北部和中部地区，那里铜矿开采和冶炼以及沿海工业和城市中心广泛分布（COCHILCO，2023年；González，1994年；Vergara等人，2026年），海獭也可能有助于阐明沿海地区人类饮食对汞污染的暴露情况，作为关键的生物指示物种。此外，鉴于海獭沿东南太平洋海岸线分布广泛，从秘鲁北部的钦博特区（9°S）到智利南部的格雷维岛（56°S）（Valqui，2012年；Valqui和Rheingantz，2021年），它允许在大空间尺度上进行生物监测研究。目前，仅有一项研究评估了该物种的微量元素污染，但未检测到汞（科研学校中心[CICE]，未发表）。

本研究调查了智利海獭跨越广泛纬度梯度中多个生物区室（大脑、肝脏、肾脏、肌肉、心脏、肺、皮毛、血液和排泄物）中总汞（THg）的分布。我们进一步比较了具有不同类型和强度人为活动的地理区域间的汞浓度和神经毒性效应风险。具体而言，本研究旨在：（1）表征海獭组织中总汞水平及其分布；（2）评估生物因素（性别和年龄）对总汞累积的影响；（3）考察总汞水平的空间变化；以及（4）通过与先前确立的阈值比较，评估汞诱导的神经毒性风险。

研究区域
研究区域涵盖智利大陆海岸线的一个广泛纬度范围，从18.5°S到41.5°S，其中洪堡德洋流系统允许由于深层、寒冷、富含营养物质的水上升而形成非常高生产力的生态系统（Escribano等人，2004年）（见图1）。在这一纬度范围内存在各种气候条件和人为活动；因此，出于分析目的，样本被分配到三个地理区域中的每一个。

组织间汞分布
在大多数分析区室之间观察到强烈的正相关关系（表1和图S4）。在内部器官中，最强相关性出现在大脑-肾脏（r=0.80）、肌肉-心脏（r=0.81）和心脏-大脑（r=0.75）之间。皮毛与内部器官显示出非常强的相关性，特别是与大脑（r=0.89）和肾脏（r=0.86），与心脏的相关性较弱（r=0.71）。所有这些相关性（除心脏-皮毛和心脏-大脑外）的p值≤0.1。

海獭组织中汞浓度分布
本研究报道的海獭组织间分布（图2）与全球其他海獭物种的先前研究一致，显示肝脏、皮毛和肾脏中汞水平较高，其次是肌肉，浓度较低的是大脑（例如，Mason等人（1986年）对欧亚水獭L. lutra的研究；Brown等人（2021年）对海獭E. lutris的研究；Strom（2008年）对北美水獭L. canadensis的研究；以及Fonseca等人（2005年）对巨獭Pteronura的研究）。

结论
本研究报道的海獭汞浓度为南半球一个先前研究不足地区的汞生态毒理学建立了基线。皮毛汞浓度与大脑汞浓度呈显著相关，支持将皮毛作为评估中长期神经毒性风险的非致命基质。海獭表现出比北半球大多数食肉海獭种群较低的汞浓度，这与历史遗留...

CRediT作者贡献声明
Gustavo Chiang：写作——审阅与编辑，监督，项目管理，资金获取，概念化。
Frederick Toro：写作——审阅与编辑，资源，调查。
Carlos Calvo-Mac：写作——审阅与编辑，调查。
Irene Pe?a-Galindo：写作——审阅与编辑，调查。
Gonzalo Medina-Vogel：写作——审阅与编辑，方法论，调查，资金获取。
Borja Bernales-Santolaya：写作——审阅与编辑，写作——初稿。

未引用的参考文献
Alvarado-Rybak等人，2020年；Bargagli和Rota，2024年；科研学校中心；智利铜业公司，2023a；智利铜业公司，2023b；Cortes和Fortt，2007年；Hostos-Olivera和Valqui等人，2024年；《水俣公约》，2023年；Raimann等人，2014年；美国...

EPA, 1998; van der Oost et al., 2003.
资金来源
本工作得到国家科学与技术创新基金 [FONDECYT 常规项目号 1221348、1100139 和 1171417] 以及安德烈斯·贝洛大学 [Regular-UNAB 项目号 DI-07-20R, FIPA 2018-28] 项下研究项目的资助和伦理批准。
利益冲突声明? 作者声明他们没有已知的竞争财务利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本文所述工作的报告。
致谢：作者感谢 Fundación Lontra 协助捞取和保存海獭尸体；感谢 Irene Pe?a、Mario Alvarado-Rybak 及志愿者们协助进行剖检和组织样本采集；感谢 Camila Dunner、Vanessa Ilukewitsch、René Monsalve、Raimundo Torres、Nicolette Aravena、Alejandro Pereda、Gisella Paredes、Geraldine Robles、Nicole Delgado、Gabriela Molina、Francisco Moeggenberg、Meredith Moeggenberg、Nicole de la Jara、Rodolfo Tardone、Pamela Belen Lepe。
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