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加州大学圣克鲁斯分校的研究人员资助开发了监测有毒藻类的新技术

加州大学圣克鲁斯分校海洋科学教授拉斐尔·库德拉(Raphael Kudela)致力于研究和预测加利福尼亚海岸沿途有毒藻类的周期性开花已有20多年的历史。他近年来的工作重点之一是改进可用于检测沿海水域何时出现藻毒素的监测技术。

美国国家海洋与大气管理局(NOAA)提供了两项新的赠款,用于资助库德拉及其合作者为开发可检测多种藻毒素的技术而正在进行的工作。库德拉说,以前在西海岸没有被认为是问题的毒素正开始以危险的高水平出现在加利福尼亚贝类中。

他说:“我们越来越认识到,除了传统的藻类泛滥问题之外,西海岸还不能幸免于众多有害藻类泛滥的问题。”

并非所有藻类都会产生毒素或其他有害作用,但是某些物种因其对加州沿海渔业和野生动植物的破坏性作用而臭名昭著。海藻酸(一种潜在的神经毒素)由一种叫做假拟南芥的藻类产生,近年来,除了使海鸟,海狮和其他野生动植物中毒之外,它还导致了Dungeness蟹渔业的重大破坏。

当诸如海藻和沙丁鱼这样的以过滤器为食的生物或螃蟹等海底喂食器吸收藻类并在其组织中积聚毒素时,藻酸如海藻酸就会进入食物链。国家监测计划以及商业和休闲渔业的年度关闭旨在防止人类接触这些毒素。

毒素追踪

从历史上看,对毒素的监测依赖于部署在沿海地点的贻贝串,并定期对其进行采集,粉碎和分析,以测定毒素水平。Kudela和他的团队现在正在加利福尼亚的四个不同沿海环境中测试一种新的监视技术。这项新技术被称为固相吸附毒素追踪(SPATT),它使用装在茶袋状设备中的小树脂珠。珠子就像海绵一样,从水中吸收各种毒素。

SPATT设备悬挂在水中并定期收集以进行分析。在实验室中使用质谱仪对树脂珠进行分析,以识别存在哪些毒素(如果存在)以及处于何种水平。

尽管前景广阔,但新的SPATT技术以不同于传统贻贝监测的形式提供数据。库德拉说:“管理机构在将树脂中的毒素水平与贝类中的毒素水平进行比较时遇到了困难。”

新的NOAA赠款包括一个由Kudela领导的项目,以对这两种方法进行为期五年的比较研究。他的希望是建立一个分类系数,从而将SPATT的结果转换为类似于管理机构当前用来追踪毒素水平的量表。

库德拉还希望使用SPATT技术来监测比传统上代理商更广泛的毒素。在2018年的一项研究中,库德拉的实验室在从旧金山湾收集的贻贝中发现了四种不同的藻毒素。

他说:“这引起了人们的注意。”他指出,加州沿海水域中的毒素似乎比常规监测所检测出的毒素要多。

由石溪大学的克里斯托弗·戈勃勒(Christopher Gobler)领导的第二个NOAA资助项目,重点是使用SPATT技术来检测和监视这些新兴威胁之一。微囊藻毒素是淡水藻类(蓝细菌)产生的毒素,可导致人和动物肝脏受损。库德拉和其他人的研究表明,这些淡水毒素正在进入沿海水域并在贝类中蓄积。

一旦对SPATT技术进行了校准,库德拉说,他希望环境保护局和加州鱼类与野生动植物部等管理小组将开始制定有关微囊藻毒素的新指南。

他说:“目前,还没有关于海洋环境中淡水毒素的指南。” SPATT可用于量化水中的毒素水平,并提供制定防止人体暴露于毒素的准则所需的数据。

有害的藻华与海洋温度升高和水中的高营养水平有关。2015年,当一个被称为“温暖斑点”的海洋热浪横渡从加利福尼亚到阿拉斯加的海岸时,史无前例的有毒藻类繁殖导致贝类和螃蟹产业损失超过9000万美元。随着今年西北太平洋地区开始形成另一场海洋热浪,地平线上即将出现另一场灾难性有害藻华的可能性。

自2015年那次活动以来,库德拉和其他科学家一直在合作,并分享有关海洋状况和有害藻华的信息。通过这次合作,他们希望更好地了解我们沿海水域的未来。库德拉说,今年以来,强烈的冬季风暴仍可能使温暖的地表水混合在一起,并减轻另一场超级水华的威胁。

他说:“在这个季节的这一点上,我们都在等待发生的事情。”

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