《Water Research》：Beware of phycotoxin (okadaic acid and dinophysistoxin-1) accumulation in early post-restoration period
編輯推薦：
本研究對海南Xincun潟湖實施環境修復后的水質、浮游植物群落及毒素積累進行了六年監測。結果顯示，修復使氨態氮、硝酸鹽和亞硝酸鹽分別下降76%、44%和58%，浮游植物多樣性提升，有毒甲藻占比增加，導致腹瀉性貝毒毒素OA和DTX1在貝類中積累。研究揭示了生態修復可能引發的新型生態風險，為后續治理提供預警。
喬琪|董月雷|鄒健|趙濤|曲玉晨|方宇航|岑靜怡|盧松輝|崔磊
中國廣州510632，暨南大學生命科學技術學院與南方海洋科學與工程廣東省實驗室，廣東高等學校富營養化和赤潮防治重點實驗室
摘要
人類活動導致的環境污染和生態退化日益嚴重，亟需采取修復措施來扭轉這一趨勢。然而，目前尚不清楚這些干預措施是否會帶來新的生態風險或進一步污染水環境。本研究選取了一個典型的瀉湖作為研究對象，探討了修復前后水質、浮游植物群落結構以及腹瀉性貝類毒素在環境和貝類體內的積累情況。研究發現，環境修復有效降低了營養物質濃度：銨鹽、硝酸鹽和亞硝酸鹽分別減少了76%、44%和58%。同時，浮游植物群落發生了變化，其中甲藻的變化尤為明顯。盡管某些甲藻的數量減少，但其多樣性有所增加，且出現了更具毒性的物種。修復后，藻毒素奧卡迪酸（OA）和甲藻毒素-1（DTX1）在貝類體內出現并積累。我們的研究結果有助于更深入地了解環境修復可能帶來的潛在風險，并為修復后水生生態系統中藻毒素的積累提供早期預警。
引言
由于人類活動的影響，沿海生態系統持續遭受破壞（de Groot等人，2012；Newton等人，2012；Ben-Haddad等人，2024）。自20世紀80年代以來，全球約50%的鹽沼、35%的紅樹林、30%的珊瑚礁和29%的海草床已經消失（Waycott等人，2009；Barbier等人，2011）。為了扭轉這一趨勢，生態修復已成為國際框架（如聯合國氣候變化框架公約、聯合國生態系統恢復十年計劃、拉姆薩爾公約和昆明-蒙特利爾全球生物多樣性框架）的重點任務（Li等人，2023；Obura等人，2023；Saunders等人，2024），旨在緩解氣候變化、防止物種滅絕和減少溫室氣體排放（Di Marco等人，2019；Strassburg等人，2020；Girardin等人，2021）。因此，目前正大力開展沿海生態系統的修復工作，包括湖泊、鹽沼、紅樹林和海草床的恢復（Orth等人，2020；Beselly等人，2025；Wang等人，2025）。
浮游植物是大多數水生生態系統中的主要初級生產者，其群落結構反映了生態系統的穩定性。浮游植物群落組成對溫度、溶解氧、pH值和營養物質濃度等環境變化非常敏感（Rost等人，2008；da Silva等人，2024）。因此，修復工作通常會改變原有的浮游植物群落結構，導致優勢物種減少、總浮游植物數量增加，并引發持續的演替變化（Zhu等人，2021；Zheng等人，2022）。迄今為止，大多數研究集中在修復如何抑制藻類暴發（Li等人，2020；Wan等人，2024）和改善水質（Laiolo等人，2014；Xu等人，2022）上，而修復對有毒物種種群和毒素產生的影響則較少受到關注。眾所周知，硅藻、甲藻等藻類能產生多種藻毒素，這些毒素可通過食物鏈在動物和人體中積累并造成危害（Pearson等人，2016；Li等人，2019）。因此，在環境修復過程中，浮游植物群落結構的變化、有毒物種的出現以及毒素在貝類、魚類和更廣泛環境中的積累值得密切關注。
本研究以位于中國海南省陵水縣東南海岸的新村瀉湖為例。該村落擁有豐富的海洋資源，具有重要的生態和經濟價值。與開闊的沿海水域相比，新村瀉湖屬于典型的陸海過渡環境，因此該系統中可能存在更多的甲藻等海洋藻類，從而帶來潛在的毒性風險（Su等人，2025）。長期的家庭污水排放和水產養殖廢棄物嚴重污染了新村瀉湖的水質，尤其是溶解無機氮（DIN）和溶解無機磷（DIP）的濃度持續升高（表S1）。在此期間，硅藻是主要的浮游植物群落（表S2）。雖然觀察到了Cerataulina pelagica和Prorocentrum concavum的暴發，但未檢測到毒素積累（Zou等人，2020）。為防止環境進一步惡化，新村瀉湖被列為國家“藍色海灣修復行動計劃”的試點項目。該項目旨在恢復沿海環境，支持可持續的海洋經濟發展，并為其他退化的瀉湖和近岸水域提供可復制的修復模式（Fang等人，2021）。新村瀉湖修復項目于2016年啟動，2019-2023年進入實施階段，期間大規模清理了水產養殖設施并廣泛種植了紅樹林。截至2024年，整個陵水海岸線的環境修復工作共投入了7.6億元人民幣（約合1.07億美元），清除了700多個水產養殖設施，關閉了5.2平方公里的陸基養殖池塘，并重新種植了3.9平方公里的紅樹林（數據來源：中華人民共和國自然資源部海洋生態保護與修復典型案例，索引號：000019174/2025-00045）。
鑒于新村瀉湖在修復前后發生的顯著變化，我們進行了為期六年的野外調查，涵蓋了修復期和修復后的階段。持續監測了環境參數、浮游植物群落結構以及水體和貝類中的腹瀉性貝類毒素（DSTs）濃度。選擇奧卡迪酸（OA）和甲藻毒素（DTX）作為主要檢測指標，因為它們是分布最廣泛的貝類毒素之一，在歐洲、地中海和中國沿海地區普遍存在（Lai等人，2024）。此外，這些毒素此前已在新村瀉湖中的有毒甲藻Prorocentrum lima中被檢測到（Zou等人，2020），表明可能存在生態風險。本研究旨在（1）評估修復對浮游植物群落穩定性的影響，（2）分析其對有毒藻類的影響，（3）評估修復是否可能加劇貝類中的毒素積累。通過關注修復前后藻類演替和毒素積累風險，本研究為了解修復后沿海水域可能出現的危害提供了新的視角。
研究區域
研究區域位于中國海南省陵水縣的新村瀉湖，這是一個典型的熱帶淺水瀉湖（地理坐標：N18°22’-18°47’，E109°45’-110°08’）。該瀉湖平均深度為4米，最大深度為10米，面積約為22.6平方公里。這里棲息著重要的海洋生物資源，包括海草以及Enhalus acoroides和Thalassia hemprichii。新村瀉湖曾有大規模的水產養殖活動，涉及面積達3.2平方公里。
環境修復對水質參數的影響
2018年12月至2024年6月期間，共監測了11個環境參數，包括四個水文因素和七個營養物質濃度（表S3）。研究期間發生了三次較短的厄爾尼諾現象和一次較長的拉尼娜現象（2020年8月至2023年3月）。值得注意的是，修復后的階段與最近的厄爾尼諾現象部分重疊（2023年6月至2024年4月）。
浮游植物群落對水質改善的響應
多年的環境修復改善了這一熱帶中小型瀉湖的水質，表現為營養物質濃度降低和N:P比值下降（圖2、圖3）。營養物質結構的變化影響了浮游植物的組成，成為硅藻和甲藻動態變化的關鍵因素（Qu等人，2000；Lin等人，2005；Chen等人，2022）。甲藻偏好高N:P比值的環境，而低N:P比值會降低其在該群落中的比例。
結論
我們的研究揭示了環境修復可能帶來的新興生態風險。研究發現，環境修復降低了營養物質濃度，從而改變了浮游植物群落結構并增加了浮游植物的多樣性，尤其是更具毒性的甲藻數量增加。因此，修復后奧卡迪酸（OA）和甲藻毒素-1（DTX1）在貝類體內出現并積累，可能通過食物鏈對生物造成危害。
作者貢獻聲明
喬琪：撰寫初稿、方法論設計、數據可視化及驗證。
董月雷鄒健趙濤曲玉晨方宇航岑靜怡盧松輝崔磊
未引用的參考文獻
Panel, 2021; Barbier et al., 2011; Guiry and Guiry, 2025; NSSP, 2023; Obura et al., 2023; Xu, 2022
