陆源有机物输入对沿海浮游食物网中甲基汞积累的双重影响

这项研究为何关系到海鲜与沿海生命

海鲜中的汞是全球性的健康问题，尤其是其最具毒性的形态——甲基汞，可损害人类神经系统。本研究提出了一个看似简单但影响深远的问题：随着气候变化与土地利用将更多来自陆地的棕色、叶片来源有机物输送到沿海海域，海鲜食物链中的甲基汞会增多还是减少？通过在大型水箱中重建小型沿海生态系统，研究者发现这些陆源输入既能促进也能抑制浮游生物中甲基汞的积累。理解这种拉锯对预测未来鱼类、野生动物以及依赖海洋为食的人群的风险至关重要。

从陆地流向海洋的棕色水体

河流和径流将大量来自土壤与森林的溶解有机物带入沿海水域。这种“棕色水”使海水变暗、改变营养供给并改变汞等金属的化学形态。在波罗的海北部，此类输入已在增加，且随着气候变化加剧降雨和河流径流，预计还会增长。研究团队搭建了十二个高而封闭的室内水箱，填入河口水并加入不同量的陆源有机物，设置了四种情景，从当今典型水平到预计更褐化的未来沿海状况。他们还加入了精确计量的无机汞和甲基汞同位素，使得能够追踪金属在水体中及进入浮游生物的路径。

微型海洋与繁忙的微生物世界

在五周的时间里，这些水箱形成了各有特点但都强烈由细菌主导的食物网。随着更多陆源物质的加入，水体变得更暗，光合作用藻类的光照减少，细菌生产增强并主导了食物网基础。诸如鞭毛虫和纤毛虫等小型异养生物（小于20微米）数量增加，形成了从细菌到原生动物再到浮游动物的多级链条。在这样的复杂异养食物网中，甲基汞在营养级跃迁时可以高效生物放大，可能导致被鱼类捕食的浮游动物中浓度升高。

能把汞“锁住”的含硫粘性基团

与此同时，所添加的陆源物质带来了更多溶解的含硫基团（称为硫醇），这些基团附着在水中的有机分子上。硫醇与甲基汞结合紧密，形成对浮游生物细胞更难以摄取的络合物。研究者根据溶解碳测量和早期的野外数据估算了硫醇水平，显示随着陆源输入增加，硫醇浓度呈不成比例上升。因此，尽管在更高陆源输入下水体中溶解甲基汞的总量实际上增加，但其“自由”且可被利用的部分反而下降。这一化学效应抵消了由更长、以细菌为主的食物链带来的生物学增强。

追踪甲基汞在浮游生物中的流动

为了解这两种相反作用如何平衡，团队在实验结束时收集了若干尺寸级别的浮游生物，并计算了生物富集因子，即生物体内甲基汞相对于周围水体的积累量。所有处理组的富集因子都很高，反映出细菌主导的食物网的高效性。然而在该实验内部，平均生物富集随陆源有机物和硫醇水平的增加实际上有所下降，尽管细菌占比更高。当作者将其数据与早期涵盖较低细菌活性和硫醇浓度范围的中尺度生态箱（mesocosm）研究合并时，出现了清晰的模式：浮游生物中甲基汞的积累随由细菌承担的生产份额增加而上升，但随溶解有机物中硫醇浓度增加而下降。一个简单的双因子统计模型解释了所有处理间约90%的富集变化。

对沿海、湖泊与我们餐盘的意义

对非专业读者而言，核心信息是：来自陆地的更多棕色水并不意味着海鲜中汞含量必然增加或减少——它会触发两种相互竞争的机制。额外的陆源有机物使食物网转向更长的、以细菌为基础的通路，从而放大甲基汞在食物链中的传递；但它同时携带富含硫的基团，将甲基汞锁在溶解络合物中，使浮游生物更难吸收。最终结果取决于这两种过程之间的平衡。那些细菌食物网非常活跃但硫醇富集有机物仅为中等的沿海区域——类似于本研究的参照水箱——可能面临最高的甲基汞积累，值得特别监测。随着气候变化使许多北部沿海水域变暗，在环境评估中同时纳入食物网结构与有机物化学性质，对预测未来鱼类及食用者的风险将至关重要。

引用: Skrobonja, A., Brugel, S., Soerensen, A.L. et al. Terrestrial organic matter input causes dual effects on methylmercury accumulation in coastal planktonic food webs. Commun Earth Environ 7, 314 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03470-7

关键词: 甲基汞, 沿海食物网, 陆源有机物, 溶解有机碳, 海洋污染