不同化学物质输入环境下觅食的绿海龟（Chelonia mydas）体内的微量元素积累

《Regional Studies in Marine Science》：Trace Element Accumulation in Green Turtles ( Chelonia mydas) Foraging in Locations of Differing Chemical Input

绿海龟血液中痕量元素积累受化学输入影响，近岸工业区（Port Curtis）铜、钴、钼浓度显著升高，远岸珊瑚礁（Heron、Hoskyn/Fairfax）砷、硒、镉、钒超参考值。主成分分析显示近岸与远岸存在显著差异，表明自然与人为源共同导致元素富集，可能威胁海龟健康及海洋环境。

　　

Nicole Rowberry|Arthur Barraza|Colin Limpus|Jason van de Merwe|Kimberly A. Finlayson

澳大利亚黄金海岸格里菲斯大学环境与科学学院

摘要

绿海龟（Chelonia mydas）具有重要的生态、经济和文化价值，它们对觅食地的高度忠诚性以及较长的寿命使它们成为追踪元素污染的良好生物指标。绿海龟通过食物摄入微量元素，这些元素与疾病和异常现象有关。先前的研究表明，靠近人类活动和沿海径流的近海区域的微量元素浓度高于偏远的远海区域。本项目研究了在不同化学输入环境下觅食的绿海龟血液中的微量元素积累情况。研究人员从三个地点采集了绿海龟的血液样本：Port Curtis（毗邻工业港口）、Heron Reef（毗邻旅游度假村和研究站）以及Hoskyn/Fairfax礁（偏远的远海礁）。血液样本经过酸性消化后，使用ICP-MS技术分析了其中的微量元素浓度。对各元素浓度进行了统计分析，以确定不同地点之间的差异，并通过主成分分析评估了多变量差异。同时，还将微量元素浓度与文献中的参考区间（RIs）进行了比较。Port Curtis地区的绿海龟体内锑、钴、锰和钼的浓度显著高于参考区间；而砷、硒和镉的浓度在两个远海区域也高于Port Curtis地区，并且也超过了参考区间。Hoskyn/Fairfax地区的绿海龟体内钒的浓度显著升高。主成分分析结果显示，Port Curtis与Capricorn Bunker之间存在明显差异，Heron Reef与Hoskyn/Fairfax礁之间也存在一定差异。绿海龟血液中元素浓度高于参考区间以及全球其他种群的水平，这表明自然和人为来源的污染物在这些绿海龟体内积累到了较高水平，可能对其健康及海洋环境构成威胁。

引言

沿海栖息地中微量元素的积累备受关注，因为这些污染物对当地环境存在风险。微量元素来自自然来源（如碎屑）和人为来源（如城市、农业和工业活动的径流和排放）（Herzfeld等人，2004年；Windom等人，1989年）。由于绿海龟（Chelonia mydas）对觅食区域有很强的忠诚性且寿命较长，它们持续暴露于各种污染物中，并逐渐积累这些污染物（Arienzo，2023年；Barraza等人，2019年；Canzanella等人，2021年）。因此，绿海龟是浅海环境（包括沿海海湾和远海礁）中微量元素暴露的理想生物指标（Finlayson等人，2021年；Villa等人，2017年）。尽管绿海龟在国际自然保护联盟（IUCN）濒危物种红色名录中被列为“无危”物种，但在澳大利亚根据1999年《环境保护和生物多样性保护法》（EPBC Act 1999）仍被列为“易危”物种（DCCEEW，2025年；Wallace & Broderick，2025年）。因此，了解影响海龟健康的因素（包括微量元素积累情况）对于它们的保护至关重要。

某些必需元素（如硒（Se）、锰（Mn）、铁（Fe）、钴（Co）、铜（Cu）、钼（Mo）和锌（Zn）对代谢和生长过程至关重要，但高浓度时可能具有毒性（Al-Musharafi等人，2015年；Villa等人，2017年）。非必需元素（如锑（Sb）、铅（Pb）、镉（Cd）、砷（As）、钨（W）和钒（V）即使在很低浓度下也可能有害（Gómez和Azucena，2017年；Templeman和Kingsford，2012年；Tzafriri-Milo等人，2019年；Villa等人，2017年）。高浓度的微量元素会导致海龟幼体存活率下降，并削弱免疫系统，使它们更容易受到疾病和寄生虫等问题的影响（Barraza等人，2021年；Day等人，2007年；Perrault等人，2011年）。对全球绿海龟体内微量元素积累情况的评估发现，微量元素的积累程度取决于当地环境（Cortés-Gómez等人，2017年）。此外，全球大多数地区的绿海龟体内微量元素浓度均高于基于北部大堡礁远海种群建立的参考区间（Villa等人，2017年）。其中，镉的浓度尤为令人担忧，在13项研究中有12项的研究中超过参考区间上限（8.3 μg/L），范围从10 μg/L到990 μg/L不等。

绿海龟主要通过食物摄入微量元素，但也可能通过沉积物和水体积累（D’Ilio等人，2011年）。在沿海地区觅食的绿海龟更接近城市、农业和工业活动、污水排放以及降雨和极端洪水事件（这些因素会将陆地化学物质带入水道）（Dogruer等人，2018年；Flint等人，2019年）。相比之下，在远海区域觅食的绿海龟可能通过海洋植物、藻类、猎物和沉积物中的天然微量元素暴露于这些污染物，而人为来源的微量元素则主要通过极端天气事件、邻近岛屿的基础设施、航运活动或旅游活动传播到远海区域（Hart和Cohen，1996年）。因此，即使在相对较小的地理范围内，不同地点的绿海龟体内化学污染程度也可能存在显著差异。

澳大利亚昆士兰州南部的Port Curtis地区及其附近的Capricorn Bunker岛屿和礁石是研究海龟体内微量元素积累差异的理想地点，因为这里有大量绿海龟聚集，且这些海龟所处的化学输入环境各不相同。本研究的目的是比较在人为活动程度不同的三个地点觅食的绿海龟血液中的微量元素浓度。研究结果将有助于更好地了解该地区绿海龟体内微量元素的积累情况，并帮助将环境中检测到的微量元素与其自然或人为来源联系起来。总体而言，该项目将为昆士兰州绿海龟的保护工作提供宝贵信息，有助于深入了解影响海龟健康的各种因素。

研究地点

本研究选取了三个具有大量绿海龟聚集的野外地点：Port Curtis（South Trees）、Heron Reef和Hoskyn/Fairfax礁（图1）。Port Curtis是昆士兰州最大的港口，毗邻格拉德斯通市。该地区具有独特的地质特征，水体浊度较高，潮流速度较快（GPC，2019年；Herzfeld等人，2004年）。该港口以工业化程度高而闻名。

结果与讨论

几种元素的平均血液浓度超过了Villa等人（2017年）为绿海龟设定的参考区间（图1）。具体而言，Port Curtis地区的海龟体内钴（Co）和钼（Mo）浓度较高；Heron Reef和Hoskyn/Fairfax礁的海龟体内砷（As）、硒（Se）和镉（Cd）浓度也较高；Hoskyn/Fairfax礁的海龟体内钒（V）浓度也较高。非必需元素铅（Pb）以及必需元素锌（Zn）、铁（Fe）和铜（Cu）的浓度在参考区间范围内。这一结果在意料之中，因为这些元素的参考区间较大。

结论

本研究比较了在三种不同化学输入环境下觅食的Chelonia mydas海龟血液中的微量元素含量。单变量和多变量分析表明，不同地点的海龟血液中微量元素浓度存在差异，其中Heron Reef和Hoskyn/Fairfax礁（远离已知污染源的远海区域）的微量元素特征与Port Curtis地区的海龟更为相似。

作者贡献声明

Arthur Barraza：负责写作、审稿和编辑工作，以及项目监督。Nicole Rowberry：负责初稿撰写、方法设计、数据收集、数据分析及概念构建。Colin Limpus：负责写作、审稿和编辑工作，以及资源协调。Kimberly A. Finlayson：负责写作、审稿和编辑工作，以及项目监督和概念构建。Jason van de Merwe：负责写作、审稿和编辑工作，以及项目监督和资源协调。

利益冲突声明

作者声明没有已知的可能影响本文研究结果的财务利益或个人关系。