濕地是最具生產(chǎn)力的生態(tài)系統(tǒng)之一，也是鹵代有機(jī)污染物（HOPs）的重要蓄積庫(kù)，開(kāi)展HOPs在濕地生態(tài)系統(tǒng)的生物富集及放大過(guò)程研究是科學(xué)評(píng)估其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的重要內(nèi)容。由于攝食關(guān)系的不確定性和復(fù)雜性，目前關(guān)于HOPs沿食物鏈放大研究局限于單一水生或陸生的簡(jiǎn)單食物鏈，對(duì)于濕地這種水陸交互的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)中HOPs通過(guò)食物網(wǎng)的營(yíng)養(yǎng)傳遞研究基本處于空白。
近期中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所有機(jī)地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室麥碧嫻研究員團(tuán)隊(duì)博士生江逸野與曾艷紅副研究員等，突破野外復(fù)雜食物網(wǎng)中生物營(yíng)養(yǎng)級(jí)表征難的瓶頸，建立了一種準(zhǔn)確表征食物來(lái)源多元化的水陸復(fù)雜食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)的方法，進(jìn)一步分析了華南一濕地環(huán)境中復(fù)雜食物網(wǎng)組成，揭示該食物網(wǎng)中典型HOPs的生物富集及傳遞機(jī)制。
研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)現(xiàn)有的TP量化模型難以有效表征野外食物網(wǎng)中同時(shí)存在多種初級(jí)生產(chǎn)者且攝食關(guān)系復(fù)雜的生物的營(yíng)養(yǎng)等級(jí)的問(wèn)題，本研究聯(lián)合特征脂肪酸食源分析模型（QFASA模型）、貝葉斯混合穩(wěn)定同位素食源分析模型（simmr模型）和單體氨基酸氮穩(wěn)定同位素營(yíng)養(yǎng)等級(jí)量化模型（AAs-N-CSIA模型）開(kāi)發(fā)了能夠同時(shí)解決以上問(wèn)題的TP量化方法（TP mix模型），模型公式如下所示：
其中：p i為目標(biāo)消費(fèi)者的食源組成（%），消費(fèi)者與消費(fèi)者間的p i由QFASA食源分析模型計(jì)算所得，消費(fèi)者與初級(jí)生產(chǎn)者之間的的p i由simmr食源分析模型計(jì)算所得。 simmr-i為第i種類初級(jí)生產(chǎn)參數(shù)，TDF i為第i種類消費(fèi)者參數(shù)。
研究發(fā)現(xiàn)基于TP mix模型所量化的生物TP符合食物網(wǎng)中生物相互攝食的自然情況，很好的解決了應(yīng)用傳統(tǒng)模型計(jì)算野外生物TP時(shí)出現(xiàn)食物鏈倒置或者TP為負(fù)值的問(wèn)題。營(yíng)養(yǎng)級(jí)放大因子（TMF）的可靠性分析（相關(guān)性（R 2）和顯著性（p））結(jié)果顯示，相比生物放大研究中的三種已有的模型方法（bulk-N-SIA模型、AAs-N-CSIA模型和simmr加權(quán) Glu/Phe模型），TP mix模型顯著提高了TMF的可靠性（圖1），以上結(jié)果表明TP mix模型能夠?yàn)檠芯縃OPs在水陸交互的復(fù)雜食物網(wǎng)中的生物放大過(guò)程提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。
圖 1 基于TP mix模型和三種傳統(tǒng)模型所計(jì)算的TMF的可靠性比較
野外應(yīng)用研究發(fā)現(xiàn)，目標(biāo)濕地生態(tài)系統(tǒng)中主要由三條營(yíng)養(yǎng)傳遞路徑（翠鳥(niǎo)、螃蟹和蛙類食物鏈）組成（圖2a），HOPs在不同營(yíng)養(yǎng)傳遞路徑的食物網(wǎng)中的生物放大能力顯著不同，且TMF mix大小依次為T(mén)MF mix-翠鳥(niǎo)（0.2~82.0），MF mix-兩棲動(dòng)物（蛙類）（0.1~34.0）和TMF mix-螃蟹（0.6~11.7）。TMF mix（0.1~82.0）顯著大于TMF bulk（0.2~4.6）（p≤0.01），表明過(guò)去常用的TMFbulk可能嚴(yán)重低估了HOPs在復(fù)雜食物網(wǎng)中的生物放大能力。此外，兩棲動(dòng)物（蛙類）食物網(wǎng)中l(wèi)g TMF mix與log K OW的相關(guān)關(guān)系（開(kāi)口向上的拋物線）與翠鳥(niǎo)和螃蟹食物網(wǎng)中l(wèi)g TMF mix與log K OW的相關(guān)關(guān)系（開(kāi)口向下的拋物線）存在顯著差異，可能與HOPs在水生生物和陸生生物的差異性富集以及消費(fèi)者差異性暴露途徑有關(guān)（圖2b）。
圖 2（a）典型濕地食物網(wǎng)中三個(gè)主要的營(yíng)養(yǎng)傳遞路徑和（b）不同營(yíng)養(yǎng)傳遞路徑下HOPs的TMF mix和log K OW及HOPs的水陸貢獻(xiàn)和log K OA的相關(guān)關(guān)系
該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（41931290）、面上項(xiàng)目（42277242和41977306）和廣東省省級(jí)科技計(jì)劃項(xiàng)目（2020B1212060053和 2023B1212060049）等項(xiàng)目的資助。相關(guān)研究工作先后發(fā)表在《Science of the Total Environment》和《Environmental Science & Technology》上。
論文信息：
"Trophic transfer of halogenated organic pollutants in a wetland food web: Insights from compound-specific nitrogen isotope of amino acids and food source analysis " Yiye Jiang (江逸野), Yanhong Zeng* (曾艷紅), Ruifeng Lu (盧銳鋒), Kelan Guang (管克蘭), Xuemeng Qi (齊雪蒙), Qunjie Feng (馮群杰), Ling Long (龍玲), Yanting Zhang (張艷婷), Xiaobo Zheng (鄭曉波), Xiaojun Luo (羅孝俊) and Bixian Mai (麥碧嫻) (2023). Environmental Science & Technology.
"Application of amino acids nitrogen stable isotopic analysis in bioaccumulation studies of pollutants: A review" Yiye Jiang (江逸野), Yanhong Zeng* (曾艷紅), Ruifeng Lu (盧銳鋒), Yanting Zhang (張艷婷), Ling Long (龍玲), Xiaobo Zheng (鄭曉波), Xiaojun Luo (羅孝俊) and Bixian Mai (麥碧嫻) (2023). Science of the Total Environment.
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