第一作者：闻晨硕士研究生（云南大学）

通讯作者：骆霞副研究员（云南大学）

通讯单位：太阳成集团tyc234cc

论文DOI：10.1016/j.watres.2024.122487

近日，云南大学骆霞副研究员课题组在Water Research（自然指数期刊，中科院1区TOP，影响因子11.4）上发表了题为“Biofilm-mediated Heavy Metal Bioaccumulation and Trophic Transfer in a Mining-contaminated River”的研究论文（DOI：10.1016/j.watres.2024.122487），该研究利用碳氮同位素比值，探究了生物膜介导的矿区污染河流中重金属的生物积累和营养转移，研究结果将阐明生物膜在水生生态系统中营养转移中的重要性，评估生物膜作为反映水体重金属污染介质的可行性，也为保护沘江水域生态环境、减少重金属污染风险提供参考意见。

重金属可以从自然来源和人为来源进入河流环境，其中，与铅（Pb）-锌（Zn）矿相关的冶炼活动是环境中金属污染的主要贡献因素。这些有毒金属可以通过消耗进入食物链，并在生物体中进行生物放大，对湖泊和溪流中的水生生物构成直接威胁。生物膜是嵌入在自我产生的胞外聚合物物质（EPS）基质中的微生物组合，其具有高度结构复杂性的特征，可以吸附重金属，并修改其生物利用度。然而，很少有研究量化了生物膜在金属转移到更高营养水平中的贡献。大部分研究只关注少数金属从周围的生物膜向主要消费者或捕食者的营养转移，这限制了通过受污染生物膜的食物网对生物放大过程的评估。因此，本研究利用碳氮稳定同位素比值，研究生物膜在采矿污染河流系统中金属生物积累和营养转移中的作用。旨在评估金属开采污染河流中水、镉、铬、铜、铅、镍、锌和水生生物的积累，评估食物网中这些金属的营养转移动态，研究生物膜对食物网中金属和营养转移的贡献。

本研究对位于亚洲最大的铅-锌矿附近的沘江进行了为期一年的季节性调查，以调查生物膜在食物网中营养和金属转移中的作用。共分析了355个生物和非生物样品，包括水、生物膜和水生生物群，分析了8种重金属（砷、镉、铬、铜、铅、镍、锌和铁）以及稳定碳（δ¹³C）和氮（δ¹⁵N）同位素。δ¹³C和δ¹⁵N值表明沘江河的膳食碳源和营养位置不同（最大营养水平：4.28）。贝叶斯混合模型显示，生物膜是主要的基础碳源，尤其是在春季，而在夏季，消费者利用更多样的食物来源。这可能是因为在食物来源匮乏的春季，食用生物膜可以提高捕食者的摄食效率。由于金属在生物膜和底栖生物及其化学形式中的浓度较高，因此金属倾向于沿着食物链进行生物稀释。虽然食物对鱼类重金属积累没有显著影响，但以生物膜为主要碳源的鱼类含量显著高于依赖C₄植物的As（p= 0.048）和Pb（p= 0.007）水平，表明膳食途径对金属在水生生物体中生物积累的重要性。该研究突出了生物膜在水生食物网的营养传递和金属动力学中的关键作用。因此，在评估重金属风险和建立水生系统的水质标准时，应考虑通过生物膜的饮食暴露。对生物膜基质中重金属的进一步生物利用度和毒理学测试对于更好地理解生物膜相关金属对水生生物和整体生态健康的风险至关重要。

太阳成集团tyc234cc硕士研究生闻晨为论文第一作者，骆霞副研究员为通讯作者。研究院陈礼强研究员以及西班牙加泰罗尼亚技术中心Nuno Caiola 研究员合作完成。该成果得到国家自然科学基金、云南省基础研究计划——优秀青年项目及云南省“千人计划”后续项目经费支持。

参考文献：

Chen Wen, Qi Li, Dan Zhu, Mei Zhong, Shijun Zhu, Hansen Xu, Chunyan Li, Shiqi Zhu, Nuno Caiola, Liqiang Chen, Xia Luo, Biofilm-mediated Heavy Metal Bioaccumulation and Trophic Transfer in a Mining-contaminated River, Water Research, 2024, DOI: 10.1016/j.watres. 2024. 122487.

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135424013861