2019-08-08 01:23:01
气候变化可能会增加人类接触有毒的甲基汞

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在不断增长的全球气候变化危险影响列表中添加另一项:根据哈佛大学的研究,变暖的海洋导致大众海产品中有害神经毒物甲基汞的增加,包括鳕鱼,大西洋蓝鳍金枪鱼和箭鱼。 John A. Paulson工程与应用科学学院(SEAS)和哈佛大学陈氏公共卫生学院(HSPH)。

研究人员开发了一种首创的综合模型,模拟环境因素,包括海水温度升高和过度捕捞,如何影响鱼类中甲基汞的含量。研究人员发现,尽管汞排放的调节已成功降低了鱼类中的甲基汞含量,但加标温度正在推动这些水平的恢复,并将在未来海洋生物的甲基汞水平中发挥重要作用。

该研究发表在“自然”杂志上。

“这项研究是了解海洋食肉动物(如金枪鱼和箭鱼)如何以及为何积聚汞的重大进展,”SEAS和HSPH的Gordon McKay环境化学教授,该论文的高级作者Elsie Sunderland说。

“能够预测鱼类汞含量的未来是汞研究的圣杯,”SEAS和HSPH的前研究员,该论文的第一作者Amina Schartup说。 “这个问题很难回答,因为直到现在,我们还没有很好地理解为什么大鱼中的甲基汞水平如此之高。”

人们早就认识到甲基汞是一种有机汞,在食物网中生物累积,这意味着食物链顶部的生物体的甲基汞含量高于底部的甲基汞含量。但要了解影响该过程的所有因素,您必须了解鱼类的生活方式。

如果你曾经拥有一条金鱼,你就知道鱼有两件事:吃饭和游泳。他们吃什么,吃多少,以及他们游泳多少都会影响甲基汞鱼在野外会积累多少。

让我们从鱼吃的开始。

研究人员收集并分析了缅因湾30年的生态系统数据,包括对20世纪70年代至21世纪初两种海洋捕食者,大西洋鳕鱼和多刺鲨鱼胃内容物的广泛分析。

研究人员发现,1970年鳕鱼中的甲基汞含量比2000年降低了6%至20%。然而,与2000年相比,多刺鲨鱼的生活水平比2000年高出33%至61%,尽管生活在同一生态系统并占据类似的地方。在食物网上。这些差异的原因是什么?

在20世纪70年代,由于过度捕捞,缅因湾正在经历鲱鱼种群的巨大损失。鳕鱼和多刺的鲨鱼都吃鲱鱼。没有它,每个人都转向不同的替代品。鳕鱼吃其他小鱼,如甲基汞含量低的沙丁鱼和沙丁鱼。然而,多刺的鲨鱼用甲基汞等食物替代鲱鱼,如鱿鱼和其他头足类动物。

当鲱鱼群在2000年反弹时,鳕鱼恢复到甲基汞含量较高的饮食,而多刺的鲨鱼则恢复到甲基汞含量较低的饮食。

另一个因素会影响鱼类吃的东西:嘴巴大小。

与人类不同,鱼不能咀嚼 - 所以大多数鱼只能吃到适合口腔的鱼。但是,有一些例外。例如,箭鱼用他们的名义法可以击倒大型猎物,这样他们就可以毫无抵抗地吃掉它。头足类动物用触手抓住猎物,并用锋利的喙撕掉口袋。

“在头足类和箭鱼等生物体中建立甲基汞水平一直存在问题,因为它们不会根据它们的大小遵循典型的生物累积模式,”桑德兰说。 “他们独特的喂养方式意味着他们可以吃掉更大的猎物,这意味着他们正在食用能够生物累积更多甲基汞的物质。我们能够在我们的模型中代表它。”

但鱼吃什么并不是影响甲基汞含量的唯一因素。

当Schartup开发该模型时,她无法解释金枪鱼中甲基汞的含量,这是所有海水鱼类中最高的。它位于食物网顶部的位置占其中的一部分,但并未完全解释其水平有多高。 Schartup从一个不太可能的消息来源解决了这个谜团:游泳运动员Michael Phelps。

“我正在观看奥运会,电视评论员正在谈论迈克尔·菲尔普斯在比赛期间每天消耗12,000卡路里的热量,”Schartup记得。 “我想,这比我消耗的卡路里多6倍。如果我们是鱼,他将接触的甲基汞比我多六倍。”

事实证明,高速猎人和洄游鱼比清道夫和其他鱼使用更多的能量,这需要他们消耗更多的热量。

“这些迈克尔菲尔普斯风格的鱼因其体型而吃得更多,但由于它们游得太多,它们没有补偿性生长,会减轻它们的身体负担。因此,你可以将其作为一种功能进行模拟,”Schartup说。

另一个起作用的因素是水温;随着水变暖,鱼类会消耗更多的能量来游泳,这需要更多的卡路里。

缅因湾是世界上变暖最快的水体之一。研究人员发现,2012年至2017年,尽管汞排放量减少,但大西洋蓝鳍金枪鱼的甲基汞含量每年增加3.5%。

基于他们的模型,研究人员预测海水温度相对于2000年增加1摄氏度将导致鳕鱼中甲基汞水平增加32%,多刺鲨鱼增加70%。

该模型允许研究人员一次模拟不同的场景。例如:

海水温度升高1度,汞排放量降低20%,导致鳕鱼中甲基汞含量增加10%,多刺鲨鱼含量增加20%。

海水温度升高1度,鲱鱼数量减少导致鳕鱼中甲基汞含量下降10%,多刺鲨鱼数量增加70%。

排放量减少20%,海水温度没有变化,鳕鱼和多刺鲨鱼的甲基汞含量降低了20%。

“这个模型允许我们同时查看所有这些不同的参数,就像它在现实世界中发生的那样,”Schartup说。

“我们已经证明了减少汞排放的好处,不管生态系统中发生了什么。但如果我们想继续减少未来甲基汞暴露的趋势,我们需要采取双管齐下的方法,”桑德兰说。“气候变化将加剧人类通过海产品接触甲基汞,因此为了保护生态系统和人类健康,我们需要调节汞排放和温室气体。”

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