康涅狄格州大学 取样小组在位于多明格斯-埃斯卡兰特峡谷的科罗拉多州下古尼森河的主干上
信用:USGS 淡水生态系统中的硒污染是一个全球性的环境健康问题
硒是一种天然存在的微量元素，在一些地质构造中硒的含量很高，比如在美国西部形成基岩的沉积页岩
源于这种基岩的土壤，以及页岩露头的风化作用，会给周围的流域带来高含量的硒
本周，康涅狄格大学自然资源与环境助理教授杰西卡·布兰特和特拉维斯·施密特及其美国地质调查局的同事在《环境科学与技术》杂志上发表了一项新的研究，调查了硒的一些复杂性，以及硒在径流事件中如何通过生态系统以及富硒土壤季节性灌溉的结果
这项研究集中在科罗拉多州的下古尼森河流域，该地区受到被称为上克里特库斯曼科斯页岩的富硒基岩的影响，并被指定为濒危的野猪(Xyrauchen texanus)和科罗拉多鼠兔(Ptychocheilus lucius)的重要栖息地
在2015年6月至2016年10月期间，研究小组在6次采样旅行中对水和野生动物进行了采样，并沿着奥斯汀和科罗拉多州格兰德枢纽之间的60英里河流进行了采样
布兰特解释说，研究的重点是硒在河流食物网中的运动时间
包括藻类在内的颗粒物质从食物网底部的水中吸收硒
无脊椎动物和一些小鱼直接以颗粒物质为食，然后大鱼吃无脊椎动物和小鱼
“硒是通过饮食获得的一种必需微量营养素，但过量摄入会威胁产卵动物的健康，包括鱼类和水鸟
最重要的是，曝光的时间很重要
例如，胚胎摄入过多的硒尤其令人担忧，因为它会损害发育，减少孵化和存活到成年的机会
我们想知道在一年中，鱼什么时候接触到食物网中最高浓度的硒？这些时期是否与生殖和早期发育的窗口相吻合？它们与河流中硒的动员增加的时期一致吗？" 在大多数情况下，这些问题的答案是肯定的
2016年4月和8月，当硒从融雪和农田灌溉过程中被脉冲注入河流时，硒在鱼猎物体内的浓度达到最高
布兰德和他的合作者通过模拟食物网中较低的硒含量来预测鱼的全身硒含量在春季和夏季最高
在此期间，成鱼的卵子在产卵前成熟，一年中的幼鱼正经历易受高硒暴露影响的发育阶段
布兰特解释说，这项研究很重要，因为它关注的是快速流动的水系统
大多数关于被硒污染的水体的案例研究都是关于湖泊和水库的，在这些湖泊和水库中，鱼类和鸟类在经过沉积物-碎屑路径后，硒的浓度达到了很高的水平
因为水在这些系统中流动得更慢，硒有更多的机会在食物网的底部积累
另一方面，在河流中，人们认为在高流量期间被动员的大部分硒在能够在当地积累之前将被冲向下游， “我们观察到，绿藻在高度活跃期可以非常迅速地吸收硒，很可能是直接从水柱中吸收
一个假设是，藻类吸收硒进入水生食物网的途径，而不是沉积物-碎屑途径，可能在河流和溪流中占主导地位
这项研究表明，我们需要花更多的时间考虑河流中硒的风险
" 布兰德说，这项研究对河流中硒的采样管理有一定的启示
例如，鱼类取样通常发生在秋季，此时这项研究的结果表明，鱼类中的硒浓度可能处于最低水平
尽管如此，测得的浓度仍然很高， “我们在2015年10月和2016年对斑点鲮鱼和圆尾鲮鱼进行了采样，”布兰德说，“超过90%的这些鱼全身硒浓度远远高于百万分之四，这一阈值得到了研究的支持，研究显示了不利的健康影响，如生长和存活的减少
因为这条河是当地濒危物种的栖息地，保持鱼类健康是重中之重
" 几十年来，下古尼森河流域的硒含量一直是人们关注的问题，布兰德解释说，自1986年以来，古尼森河流域正在进行的修复工作已经将硒含量降低了43%
但是，也许可以做更多的工作来进一步支持这些努力 “我们是否需要以不同的方式来评估受损河流中的硒含量？我们从这项工作中看到，在过去的三十多年里，即使水的浓度下降，食物网中的硒浓度仍然很高
这强调了食物网是硒暴露和潜在毒性风险的主要驱动力
在这个系统中对食物网硒进行更频繁的监测，将为我们提供如何管理硒以达到鱼类保护目标的最佳信息
" 鸡蛋中硒的问题 勃兰特解释说，硒毒性的完整机制仍未完全理解，它可能有多种方式危害动物健康
早期的假设是，氨基酸中的硒取代了硫，而硫是蛋白质的组成部分，并导致蛋白质功能不正常
我们现在知道硒代谢也导致氧化应激
无论哪种情况，硒都是一种致畸物，这意味着在一定程度的暴露下，它会导致畸形
对于诱发畸形的污染物，生物体生命周期中的暴露时间至关重要，因为特定时期对高硒浓度更敏感
布兰特说，过量的硒暴露对于鸟类或鱼类等产卵动物来说尤其令人担忧，因为富含硫的蛋白质在产卵前在成年雌性的肝脏中生成，最终成为卵黄蛋白
如果成年雌性暴露在高硒水平的饮食中，这些前体卵黄蛋白中硫的高硒替代率将转化为胚胎的高硒暴露水平
这种早期暴露会导致畸形和死亡
在种群规模上，幼鱼和鸟类的不良生存会导致种群崩溃， “20世纪70年代和80年代，我们在北卡罗莱纳州的贝莱斯湖和加利福尼亚州的凯斯森水库看到了这种戏剧性的变化，从那以后，我们一直在努力防止类似的后果在其他生态系统中出现
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