蝙蝠作为工业河口微量元素污染的生物指示剂

《Environmental Pollution》：Bats as bioindicators of trace element pollution in an industrial estuary

　　

食虫蝙蝠因其移动性、寿命长和营养级位置而易于受到环境污染物的影响，使其成为环境污染的有用哨兵。尽管它们具有生态重要性和脆弱性，但很少有研究量化栖息在工业化河口的蝙蝠的多元素暴露情况。在此，研究人员比较了来自澳大利亚东部天然森林（参考点；n = 29）和工业河口（工业点；n = 65）的蝙蝠毛发样品中金属和类金属的浓度。在分析的23种元素中，有11种持续可定量。微量元素浓度的种间变异较高，主要归因于地点差异。总体而言，从工业点采样的蝙蝠中硼（B）、锰（Mn）、钼（Mb）和锶（Sr）的浓度显著较高，而钡（Ba）、铬（Cr）、铁（Fe）和锌（Zn）在参考点较高。综合来看，研究人员的实验结果表明，蝙蝠可以反映工业化景观中微量元素污染的精细空间变化。因此，食虫蝙蝠作为工业区域微量元素污染的生物指示剂具有重要价值。此外，由于一些个体的某些微量元素浓度超过了已知会引起负面健康效应的阈值，研究人员还强调迫切需要监测栖息在工业化区域的蝙蝠及其他野生动物的污染物积累，并评估对蝙蝠健康的影响。这一证据对于制定旨在缓解环境污染的保护策略和监管政策至关重要。

**论文解读文章**

**研究背景**
工业活动在维持人类社会运转的同时，也带来了污染副产物，对生物多样性构成严重威胁。污染物分为有机和无机两大类，其中无机污染物（如重金属）常与采矿、城市排放和工业生产相关，通过土壤、水体进入食物链，并在生物体内放大。食虫蝙蝠（insectivorous bats）因其高移动性、长寿、高营养级位置以及每日消耗大量昆虫的食性，对污染物尤为敏感，被认为是环境质量的优良生物指示剂（bioindicator，用于指示环境条件的物种）。然而，尽管工业河口是食虫蝙蝠重要的觅食栖息地，此前尚无研究量化该生境中蝙蝠的多种微量元素暴露水平。现有研究多聚焦农业或城市区域，对工业河口这一高度污染且生态敏感区域的蝙蝠污染状况了解不足。此外，工业污染可导致蝙蝠种群下降、健康受损，但相关数据稀缺，亟需填补这一知识空白。本研究旨在通过比较工业河口与自然森林中多种食虫蝙蝠毛发的金属和类金属浓度，评估蝙蝠作为工业区微量元素污染指示剂的可行性，并检验部分元素是否超过毒性阈值，为保护管理和产业政策提供依据。论文发表在《Environmental Pollution》。

**主要关键技术方法**
研究人员于2022年秋季至春季和2023年夏季，在澳大利亚新南威尔士州亨特河谷进行采样。工业点位于纽卡斯尔港的Kooragang岛（亨特河口），该区域长期受农业、煤矿、化工、金属冶炼和港口工业影响；参考点位于上亨特河谷的奇切斯特州立森林（湿硬叶林），两者位于同一河谷区域。使用竖琴网捕获蝙蝠，共获工业点65只（6种）和参考点29只（4种）个体。用不锈钢剪刀剪取背部毛发（约0.00026–0.0118 g），未经清洗以整合内源吸收与外源沉积，经硝酸和过氧化氢消解后，采用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS，Thermo Scientific iCAP TQ ICPM）分析23种金属和类金属。其中11种元素（铝Al、硼B、钡Ba、铬Cr、铜Cu、铁Fe、锰Mn、钼Mo、镍Ni、锶Sr、锌Zn）数据足够用于统计。分析方法包括主坐标典范分析（CAP，用于可视化多变量模式）、Kruskal-Wallis秩和检验（评估种间差异）、Dunn检验（事后比较）和Wilcoxon秩和检验（评估站点间差异），均在PRIMER 6+PERMANOVA和R Studio中完成。

**研究结果**
**3.1 物种水平差异**
通过主坐标典范分析（CAP）发现，不同物种与特定元素呈现强关联。工业点中，*Myotis macropus*和*Scoteanax rueppellii*与铜（Cu）和锰（Mn）强相关；*Vespadelus vulturnus*和*Mormopterus norfolkensis*与硼（B）和钼（Mo）相关。参考点的大多数物种与锌（Zn）、铝（Al）和镍（Ni）相关。在11种元素中，9种（Ba、B、Cr、Cu、Fe、Mn、Mo、Sr、Zn）存在显著的种间差异（Kruskal-Wallis检验，p<0.05）。部分差异发生在不同站点物种之间，但同站点内也观察到显著差异。例如，参考点的*Chalinolobus morio*钡浓度高于其他3种，工业点的*V. vulturnus*也有类似水平；参考点的*C. morio*和*Nyctophilus gouldi*铁浓度是其他物种的两倍；工业点的*M. australis*和*M. norfolkensis*钼浓度较低。

**3.2 站点水平差异**
主坐标典范分析显示，参考点蝙蝠与铬（Cr）、镍（Ni）、铁（Fe）、锌（Zn）、钡（Ba）和铝（Al）强相关；工业点蝙蝠与钼（Mo）、铜（Cu）、锰（Mn）、硼（B）和锶（Sr）强相关。Wilcoxon检验表明，11种元素中有8种在站点间差异显著（p<0.05）。工业点蝙蝠的硼浓度平均值比参考点高5倍以上（工业点23±15 μg/g，参考点4±2 μg/g），锰（41.2±42.3 vs 27.4±47.6 μg/g）、钼（1.1±0.8 vs 0.7±0.4 μg/g）和锶（13.9±11.7 vs 7.4±3.8 μg/g）亦显著升高（p<0.01）。相反，参考点蝙蝠的钡（12.0±11.8 vs 7.8±6.5 μg/g）、铬（18.7±26.4 vs 8.2±14.2 μg/g）、铁（309±260 vs 228±175 μg/g）和锌（218±53 vs 191±90 μg/g）浓度显著较高（p<0.05）。铝、铜、镍无显著站点差异。

**讨论与结论**
讨论部分指出，蝙蝠毛发中元素浓度的空间和种间差异反映了亨特河谷栖息地污染的异质性。工业点升高的硼与当地发电厂废水排放相关，锰与Kooragang岛锰矿处理导致海水水质超标有关，钼和锶则与岛上资源回收设施活动有关。参考点较高的铁和锌可能源于上亨特河谷的地质背景。物种间差异与食性、迁徙行为和觅食栖息地相关：例如，*Miniopterus australis*因雌性每年迁移至北方繁殖，暴露时间较短，污染物水平较低；*Myotis macropus*作为拖网式捕食者（trawling forager，在水面捕食昆虫和小鱼），通常积累更多金属。部分元素浓度（如锰、硼）在工业点个体中超过文献报道的平均值或安全阈值，提示潜在健康风险（如DNA损伤、神经毒性）。研究结论强调，蝙蝠毛发可作为有效工具监测微量元素污染物的时空波动。由于毛发未经清洗，其整合了内源吸收和外源沉积，适用于评估污染环境中的暴露。研究人员建议未来研究宜同时分析清洗和未清洗样品以区分内外源贡献。本研究证明蝙蝠能反映工业化景观中微量元素污染的精细空间变化，凸显其作为哨兵物种的价值，并强调需要建立持续的生物监测计划，以补充现有沉积物和水质框架，为减缓环境污染的保护策略和监管政策提供证据。研究结论原文翻译为：“我们的研究表明，蝙蝠毛发可作为监测微量元素污染物输出的有效工具。……综合来看，我们的发现强调了蝙蝠作为微量元素污染哨兵的价值，并证明了需要持续的生物监测计划，以补充现有的沉积物和水质框架，为基于证据的保护策略和旨在缓解环境污染的监管政策提供信息。”