研究生知识库

汞，特别是甲基汞，由于其脂溶性强的特征，极易在生物体内富集，并通过食物链放大，致使处于高营养级的生物受到汞的危害。然而，目前，汞在食物链中生物富集与传递研究，大多集中在水生生态系统，而对陆生生态系统的报道较少，特别是对山地森林生态系统的研究报道更是稀少。汞是一种全球性污染物，可通过大气进行长距离传输。由于汞的长距离传输使得很多偏远地区的山地森林生态系统中的生物受到汞危害。研究表明，一些被国际动物保护联盟列为濒危的野生动物，如黑足信天翁和潜鸟等，由于汞的长距离传输导致生物体内汞含量增加，生殖率降低。因此，研究山地森林生态系统中汞的生物富集与传递很重要。很多研究表明，山地森林生态系统存在“山地汞诱捕效应”，高海拔地区相对于低海拔来说，由于降雨多云雾多而表现出较多的汞聚集。且我国是一个多山的国家，海拔高于1000米的山地和高原超过全国土地总面积的50%。我国森林生态系统90%以上为山地森林生态系统。然而，目前未见对我国山地森林生态系统汞的生物富集与传递的研究报道。因此，本研究选择偏远地区云南哀牢山自然保护区山地森林生态系统作为研究区域，通过采集生态系统中的非生物成分（土壤）和生物成分生产者（树叶）、植食性动物、杂食性动物、肉食性动物，测定土壤有机质、总汞、甲基汞含量以及碳氮同位素值。探讨山地森林生态系统陆生食物链汞的生物富集特点，并且对处于高营养级生物的鸟类进行汞污染危害风险评价。我们的研究将对完善森林系统汞循环认识及其生态风险评估带来数据参考。取得的主要结论如下：一. 土壤汞浓度随着海拔的增加而增加，且迎风坡西坡土壤汞含量显著高于背风坡东坡（Pair-Sample t-Test: P<0.05）；蚯蚓在不同海拔梯度表现规律不统一。⑴ 哀牢山森林生态系统土壤总汞和甲基汞表现出随着海拔的增加而增加的现象。且迎风坡西坡的土壤汞浓度显著高于背风坡东坡的土壤汞浓度（Pair-Sample t-Test: P<0.05）。降雨通过影响土壤有机质含量（表征森林凋落物的生物量）间接影响土壤汞的累积。其中，哀牢山森林生态系统土壤总汞含量范围为13.8～216 ng/g，均值为77.5±66.5ng；甲基汞含量范围为0.05～0.98 ng/g，均值为0.23±0.26 ng/g。⑵ 哀牢山不同植被类型下蚯蚓中的汞浓度表现规律不明显，蚯蚓在松树林土壤中的总汞和甲基汞浓度范围分别为：20.5～2.37×103 ng/g；18.3～ 537 ng/g；在湿性常绿阔叶林中的浓度范围分别为:21.8～847 ng/g ;8.2～445 ng/g ;在苔藓矮林土壤中分别为：7.6～293.7 ng/g; 8.2～73.6 ng/g。研究假设为，蚯蚓汞浓度在不同海拔随着土壤汞浓度的增加而增加，然而，结果与假设不符，可能是由于蚯蚓体内的汞浓度不仅仅与土壤汞浓度相关，还与蚯蚓的种类、年龄和长度等相关。二. 食物链汞生物富集与传递顺序为：植物<植食性动物<杂食性动物<肉食性动物，总汞BAF为4.4～17.7，而甲基汞为36.0～1290。⑴ 植物中的总汞含量8.80～62.0 ng/g，均值为29.1±18.2 ng/g；甲基汞含量范围为0.001～0.632 ng/g，均值为0.15±0.19ng/g。植食性动物总汞为19.5±3.5ng/g，甲基汞为6.6±1.0ng/g；杂食性动物总汞为127±137ng/g，甲基汞为21.3±11.3ng/g；肉食性动物总汞为313±151 ng/g，甲基汞为125±51.4ng/g。总汞生物富集系数为4.4～17.7，而甲基汞生物富集系数为36.0～1290。哀牢山山地森林生态系统总汞与甲基汞富集顺序为：植物<植食性动物<杂食性动物<肉食性动物。三. 鸟类组织以羽毛汞含量最高，鸟蛋中50%汞累积在蛋白，且鸟类羽毛和鸟蛋汞含量低于目前所报道的毒性阈值。⑴ 绿脚山鹧鸪（Arborophila chloropus）幼鸟组织中的总汞和甲基汞，羽毛中的含量最高，且不同种类鸟类羽毛汞含量具有一定的差异性。本研究中，鸟类总汞羽毛含量为167～729ng/g，甲基汞含量为106～239ng/g，甲基汞占总汞的比例36.2～78.3%。汞对鸟类产生的毒性与鸟类的身体状况、年龄、性别、暴露途径等有关。本研究中鸟类汞含量低于目前所报道的对其它种类鸟类产生毒性的阈值（3μg/g），而目前未见对本研究中绿脚山鹧鸪、斑头鸺鹠、棕腹仙鹟、栗腹矶鸫和普通夜莺的毒性阈值的报道。⑵ 对于鸟类鸟蛋蛋白、蛋壳、蛋黄的汞累积特征差异性的研究发现，超过50%以上的汞累积在蛋白。这与蛋黄、蛋壳和蛋白的理化性质相关，鸟蛋蛋白主要由蛋白质组成，而汞易与蛋白质氨基酸中的巯基结合，形成稳定的络合物。本研究中的鸟蛋总汞含量范围为12.7～174 ng/g，甲基汞含量范围为9.7～42.2ng/g，本研究中的棕腹仙鹟、橙胸姬鹟和斑背燕尾鸟蛋汞浓度低于目前所报道的对鸟蛋产生胚胎毒性的毒性阈值（1μg/g）。