三峡库区食物网汞富集特征及其对调度节律的响应研究

重金属对三峡水库水环境与水生生态系统的影响一直备受关注，汞是其中污染较重的重金属元素。稳定同位素技术在追踪不同污染物的来源及其在水生生态系统中的传递、转移和归宿，以及构建水生生态系统的食物网结构等研究方面具有独特的优势。本项目拟将稳定同位素技术与汞的生物富集作用相结合，对三峡库区水体食物网中汞富集特征及其与水库调度节律之间的关系进行系统的研究。运用碳、氮稳定同位素技术构建三峡库区典型水域的食物网结构，并结合汞在不同营养级水生生物组织中的富集水平，评价汞在水体食物网中从初级食物源到高营养级捕食者的营养转移规律；结合库区水域的背景资料，建立汞的生物富集与其它生物、生态和环境因子之间的关系；基于三峡水库运行期间水利调度引起库区水位产生周期性变化的情势，探讨库区食物网中汞富集对调度节律的响应机制，这将为三峡水库水资源的管理和水生生态系统的保护提供重金属污染防治的基础资料与参考依据。

根据三峡库区的反季节水位调度方案，2011年7月至2012年8月期间在三峡库区干流水域进行了4个水文期的采样，共采集到908个水生生物样品（颗粒悬浮有机物、无脊椎动物及鱼类）。本研究运用稳定同位素分析（δ13C、δ15N）构建三峡库区食物网结构，调查了三峡库区在最大水位蓄水（175 m）后初级食物源与水生动物体内汞水平的时空变化，及其与食物网因子（食性、栖息地、碳源、营养级）与水位波动之间的联系。通过比较三峡库区蓄水前后的汞水平，评价三峡库区是否存在重金属污染的“水库效应”及其原因。结果表明：三峡库区水体悬浮颗粒物（n=27）、无脊椎动物（n=71）和鱼类（n=810）的平均总汞含量分别为6.7 μg kg-1ww，34.6 μg kg-1ww和65.6 μg kg-1ww，与蓄水前总汞含量水平相当，表明三峡库区蓄水初期并没有形成“水库效应”。鱼类的δ13C与其栖息水层显著相关，δ15N与其营养级显著相关，不同食性鱼类体内的Hg浓度有显著性差异（P < 0.01）。水生生物体内的Hg浓度与水位波动的时间模式为：汛后>汛前>汛期，这主要与不同水位时期沉积物中的有机物浓度有关；Hg浓度的空间变化模式为：中上游>下游，初级食物源与高营养级生物组织中Hg浓度的时空变化特征具有一致性，这表明高营养级生物体内的Hg积累特征与初级食物源紧密相关。库区上、中、下游汞的生物放大因子（TMF）分别为0.066 、0.052和0.046，低于加拿大及美国等地水库的报道，这主要与三峡水库的底质中低的有机质含量和生长稀释有关。