研究院骆霞团队研究最新进展：稳定同位素正向和反向标记技术能够高效评估中华圆田螺对生物膜中Zn、Cr和Pb的生物可利用度

近期，云南大学国际河流与生态安全研究院的骆霞副研究员团队以中国圆田螺(Cipangopaludina chinensis，C.chinensis)为实验生物，聚焦锌(Zn)、铬(Cr)和铅(Pb)三种重金属，系统比较了正向标记和反向标记两种稳定同位素示踪技术在评估生物膜中重金属生物可利用性方面的效果。该成果以“Application of traditional and reverse labeling approaches to assess dietary bioavailability of metals in biofilms”为题，发表在环境科学与生态学领域国际顶级期刊《Environment International》（中科院1区TOP，IF=9.7）上。该研究为水生态系统重金属污染的风险评估提供了重要的理论依据和数据支撑。

图1摘要图

生物膜作为水生生态系统中广泛分布的微生物聚集体，在重金属迁移转化和食物链传递过程中发挥着重要的生态桥梁作用。本研究创新性地采用稳定同位素标记技术，系统比较了正向标记（通过环境介质标记）和反向标记（直接标记受体生物）两种方法在评估生物膜中典型重金属（Zn、Cr、Pb）生物有效性方面的差异与适用性。研究发现，生物膜凭借其丰富的金属结合位点和较大的比表面积，能够高效富集水体重金属，并通过摄食途径向高营养级生物传递。其中，正向标记法通过引入低自然丰度同位素来示踪重金属的环境行为，而反向标记法则突破性地通过测定受体生物的同位素交换率来评估生物有效性，该方法尤其适用于环境实际浓度下的金属暴露研究。以滇池入湖河流捞鱼河上、中、下游的生物膜为研究对象，结合流域内优势底栖物种中国圆田螺，重点解析了生物膜中重金属元素的生物有效性特征。通过对比两种标记方法在评估中华圆田螺对生物膜中三种典型重金属元素吸收效率的差异，本研究为完善底栖生物摄食模型提供了重要的方法学支撑和理论依据。

图2食媒暴露后中华圆田螺内重金属^67/66Zn、^53/52Cr和^204/208Pb比值变化图

实验结果显示，在单一重金属食源性暴露条件下，田螺组织中^67/66Zn、^53/52Cr和^204/208Pb同位素比值均显著降低（p<0.01），表明其能有效吸收生物膜中的天然同位素（⁶⁶Zn、⁵²Cr和²⁰⁸Pb），这一结果证实了生物膜中Zn、Cr和Pb具有较高的生物有效性。值得注意的是，^67/66Zn和^53/52Cr比值略低于本底值（图4），但所有测试浓度下同位素比值均未随暴露水平发生显著变化（p>0.05）。在多金属复合暴露实验中，虽然田螺摄食不同流域（上游、中游和下游）生物膜后同位素比值存在微小波动，但与单一金属暴露相比差异无统计学意义。有效证明反向标记法能有效追踪重金属在食物链中的传递过程，生物膜作为重金属载体具有稳定的生物有效性，多金属共存条件下，不同流域来源的生物膜对重金属吸收影响有限。

图3中华圆田螺对重金属同位素⁶⁶Zn、⁵²Cr和²⁰⁸Pb同化率和摄食率图

（实心符号表示单一暴露，加框符号表示混合暴露）

这项研究对于理解重金属通过生物膜向更高营养级转移的生物动力学过程具有重要意义，为水环境重金属污染的风险评估提供了新的技术手段和科学依据。在环境污染日益严重的今天，此类基础性研究将帮助我们更准确地评估生态风险，制定更有效的环境保护策略。

云南大学为文章第一完成单位，硕士研究生段雨诺和朱世奇为文章共同第一作者，骆霞副研究员为文章通讯作者，国际河流与生态安全研究院陈礼强研究员为文章共同作者。该研究得到了国家自然科学基金(42167053, 22066026)、云南省应用基础研究基金会(202001AW070020, 202401AS070144)等多个项目的资助。

参考文献：Duan, Y., Zhu, S., Song, Y., Zhu, D., Zhong, M., Chen, L., & Luo, X. 2025. Application of traditional and reverse labeling approaches to assess dietary bioavailability of metals in biofilms.Environment International, 109648.

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.envint.2025.109648