水体痕量元素污染及非生物因子对采自毛里塔尼亚与突尼斯海域金灰鲻(Chelon auratus)肌肉与耳石微化学、肌肉脂肪酸谱及人群健康风险的影响评估

《Journal of Trace Elements in Medicine and Biology》：Assessment of effects of water trace element pollution and abiotic factors on muscle and otolith microchemistry and muscle fatty acid profiles, and health risks in populations of Chelon auratus (Risso, 1810) sampled from Mauritanian and Tunisian waters

　　

摘要：本研究探究了2026年4月采自毛里塔尼亚Etoile湾（EB站）与突尼斯Ghar El Melh（GM站）的金灰鲻（Chelon auratus，Risso, 1810）其肌肉与耳石微化学及肌肉脂肪酸（Fatty Acid，FA）谱受痕量元素污染及非生物因子的影响。环境分析揭示显著理化梯度：EB水温较高（20.6 ± 0.5°C），GM溶解氧（Dissolved Oxygen，DO）与盐度较高。Pearson相关性分析显示水体和肌肉组织中痕量元素/Ca比值呈强正相关（r = 0.98），并确定温度为生物累积变异的主要驱动因子（R2= 0.672），而DO和盐度呈显著负相关，pH无统计学显著影响。主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）解释总方差91.65%，两站点明显分离——EB聚簇于高温及较高痕量元素/Ca比值（Zn > Pb > Ni > As > Cr），肌肉多不饱和脂肪酸（Polyunsaturated Fatty Acids，PUFAs，特别是EPA、DPA、DHA及n-3）升高；GM以高DO、高pH及高单不饱和脂肪酸（Monounsaturated Fatty Acids，MUFAs）为特征，符合膜 homeostasis 的恒黏适应（homeoviscous adaptation）理论。尽管EB污染水平偏高，目标危害商数（Target Hazard Quotient，THQ）与目标致癌风险（Target Cancer Risk，TCr）均低于安全阈值，证实该鱼可安全食用。结果表明C. auratus可作为有效生物指示种，且位点特异性理化环境调控沿海生态系统中痕量元素协同生物累积与脂质组成重塑。

本文报道的研究由Toumene Deida、Tahani El Ayari、Abderraouf Ben Faleh、Moulaye M. Wagne、Jean?Pierre Quignard、Monia Trabelsi、Adel A. Basyouny Shahin及Nawzet Bouriga共同完成，论文发表于《Journal of Trace Elements in Medicine and Biology》。潜在有毒元素（Potentially Toxic Elements，PTEs，如Cr、As、Cd、Pb、Ni、Cu、Mn、Zn）经自然或人为途径进入水生生态系统后可被生物吸收并产生毒性，其中部分元素为机体必需微量元素，超出生理阈值即具毒害效应。鱼类肌肉可富集PTEs并同时提供有益营养成分如n?3多不饱和脂肪酸（n?3 PUFAs：EPA、DHA等），因此既是污染监测对象也是人类膳食来源。金灰鲻（Chelon auratus）为广布于东大西洋及地中海的杂食性底栖摄食鱼类，生活史中于半封闭海湾、潟湖及开放海域间迁移，可用作沿岸生态系统生物指示种。以往单一组织（如肌肉）仅反映近期膳食累积，无法重建终生暴露历史；矢耳石（sagittal otoliths，代谢惰性文石结构）可在生长过程中连续封存环境痕量元素，形成终身化学档案。此外水温、盐度、DO及金属污染亦可影响鱼体脂质代谢与脂肪酸（Fatty Acid，FA）构成。鉴于此，研究人员首次采用对比框架，选取受上升流影响的开阔海域毛里塔尼亚Etoile湾（Etoile Bay，EB）与半封闭地中海潟湖突尼斯Ghar El Melh（GM）两个生态差异显著的站点，整合水体、肌肉软组织及矢耳石微化学与肌肉FA谱，旨在：(1) 比较两站点水体痕量元素污染程度及非生物条件差异；(2) 评估上述因素对C. auratus肌肉、耳石微化学及肌肉FA谱的影响；(3) 验证水?肌?耳石元素特征作为污染指示指标的一致性及食用健康风险。研究最终确认温度与DO是控制该鱼生理?化学状态及脂质重塑的主控因子，并证实多基质联合分析在区域环境监测中的价值。

主要关键技术方法：研究人员于2024年4月在毛里塔尼亚EB站（21°01′45″N，17°00′43″W）与突尼斯GM站（37°09′00″N，10°10′45″E）各采集性成熟金灰鲻（Chelon auratus）标本15尾（共n＝30），进行年龄匹配以减少生长速率干扰；测定水体温度、盐度、溶解氧（DO）、pH及水中痕量元素（Cr、As、Ni、Zn、Pb等）/Ca比值；解剖取背部白肌测定PTEs含量与FA组成（含n?3/n?6 PUFAs、MUFAs、SFAs及各细分FA如EPA、DPA、DHA），制备矢耳石并测定其元素/Ca比值；采用Pearson相关分析、主成分分析（PCA）解析环境变量与生物指标关系，并以目标危害商数（THQ）及目标致癌风险（TC_r）进行人体食用健康风险评估。

Study sites and sampling procedures

研究人员于2024年4月从毛里塔尼亚Etoile湾（EB）与突尼斯Ghar El Melh（GM）各采集15尾性成熟、年龄匹配的Chelon auratus标本，以最小化温度诱导生长差异对耳石结晶及肌肉代谢分配的影响。

Disparity of abiotic parameters in water

水体理化参数分析表明EB水温显著更高（均值20.6 ± 0.5°C vs GM 16.5 ± 0.7°C），GM盐度（37.0 ± 0.8 psu vs EB 36.0 ± 0.6 psu）与溶解氧（DO）浓度均高于EB，pH两站点差异未详述但GM偏高，显示两站点具明显环境梯度。

Discussion（讨论部分总结）

研究人员指出水生PTEs具持久性、可生物累积与食物链放大效应。本研究创新性地整合环境基线、软组织（肌肉）与钙化组织（耳石）化学及脂质代谢谱，发现水体痕量元素/Ca与肌肉痕量元素/Ca呈极强正相关（r＝0.98），温度解释生物累积变异最大（R²＝0.672），DO与盐度呈负作用，pH无显著影响。耳石元素/Ca同样反映生境化学指纹但因生理过滤作用受内稳态调节。EB高温促进PUFAs（尤其是n?3系列EPA、DPA、DHA）升高，符合低温环境下鱼体通过增加MUFAs维持膜流动性的恒黏适应反向表现；GM高DO/pH下MUFAs比例升高。PCA可将两站点样品完全分开（91.65%方差），证明位点理化制度主导元素累积与FA重塑。健康风险评估THQ与TC_r均低于USEPA推荐阈值，说明即便在相对污染较重的EB站点C. auratus食用仍安全。C. auratus肌肉与耳石微化学均可作为沿岸痕量元素污染的有效生物指示指标，且多基质联合监测有助于区分局地污染与区域 abiotic 驱动效应。

Conclusion（结论译文）

本研究证实以温度与溶解氧（DO）为主的理化环境是调控金灰鲻（Chelon auratus）生理与化学状态的主导因子。EB与GM站点间显著的地理空间差异表明，位点特异性环境制度驱动了痕量元素生物累积与脂质代谢的差异化模式。关键发现包括：肌肉组织是水体痕量元素污染高度可靠的生物指示物；耳石微化学可记录终生暴露历史并区分不同生境化学特征；水温升高促进PUFAs累积，高DO/高pH环境偏向MUFAs，符合恒黏适应理论；尽管EB污染较重，基于THQ与TC_r评估该鱼仍可安全食用；整合水?肌?耳石多矩阵分析可为大西洋与地中海沿岸生态系统制定有效区域环境政策框架与监测策略提供依据。