Fish Movements and Contaminants

Where Are the Contaminants?

南加州湾(SCB)内的沉积物(海底)已知具有高污染物水平, 主要是由于有害的有机氯的排放, like the insect repellant, DDT (Fig.1). As many as 1,在20世纪70年代禁止使用滴滴涕之前，废水处理厂排放了450吨滴滴涕(Schmidt等). (1972年，美国环境保护署，2010年)，这对鱼类和人类的健康都构成威胁. 沉积物污染的其他来源包括径流, air pollution, and the use of the harbor by commercial, recreational, and industry ships.

Fig. 1. 南加州受污染地区的地图
Fig. 1. SCB包括从概念点到圣地亚哥横跨加利福尼亚海岸的地区. 20世纪70年代以前的污染物排放事件对该区域的海底构成产生了严重影响. Some areas, 包括帕洛斯弗迪斯半岛(红色区域), 与从文图拉港到圣莫尼卡码头以及从海豹滩梨到圣马特奥角(黄色区域)的地区相比，沉积物污染物水平要高得多。. 红色区域内的鱼类更有可能在其组织和肌肉中积累高水平的污染物，对人类健康构成最大的风险, if eaten.

What Do Contaminants Do?

In recent years, 污染物排放率已显著降低, 但是污染物的存在仍然存在. 渗入沉积物的污染物对经常与海底相互作用觅食或其他目的的鱼类有长期影响(图2). 2). 因为鱼在污染地区吃沉积物结合的生物, 鱼的肌肉和组织中的污染物会不断累积和增加. 这被称为生物积累和生物放大. 商业和休闲渔民瞄准并销售许多底栖鱼类. 食用受污染鱼类的人类也容易受到健康风险的影响, 比如生殖障碍和癌症, 与这些污染物有关.

Fig. 2. The lingering dissolved contaminants (e.g. DDT, PCB [from hydraulic fluids, adhesives, 等)被生活在沉积物中的无脊椎动物摄入, 以及通常以这些无脊椎动物为食的鱼类. Larger marine predators, such as seals or humans, 如果他们在不知情的情况下吃了受污染的鱼，是否也有污染物积累的风险.

我们如何知道哪些鱼被污染了?

对于SCB中含有高污染物水平的鱼类种群，有最高风险的食用建议(图2). 3). 人类应该避免捕捉和食用这些鱼, 但许多渔民没有意识到或选择无视这些警告，继续在受污染地区捕鱼. 研究人员试图通过预测性生物积累模型来了解污染物从一个捕食者到另一个捕食者的运动. 这些模型用于确定修复沉积物污染物最高区域的最佳方法，并预测各种鱼类组织中污染物的浓度.

Fig. 3. 从文图拉港到S
Fig. 3. 人们已经评估了通常生活在SCB内的鱼类在食用后对人类构成的潜在健康风险. 那些与可能被污染的沉积物最密切相关的, 比如在帕洛斯弗迪斯半岛附近发现的白花鱼, should not be eaten at all. 另一方面，在整个SCB期间，每周可以食用一份海带鲈鱼.

Fish Movements in the SCB

帕洛斯弗迪斯(PV)超级基金站点是洛杉矶县卫生区污水排放管道周围的一个区域，在1950年至1970年期间向水中排放了大量滴滴涕(杀虫剂). 美国环境保护署通过在污染最严重的地区添加干净的沉积物来“封顶”大陆架, 希望能减少污染物的扩散. 这个过程只有在鱼类使用已封顶的区域时才有效. Wolfe et al. (2015)着手描述白花鱼如何, a commonly consumed fish, interacted with the PV site. 通过使用以阵列形式显示的无源声发射器和声接收器, 研究人员能够看到白花鱼在帕洛斯弗迪斯大陆架上的迁徙模式和位置依附(图2). 4). 他们发现，在架子附近贴上标签的大量鱼在贴上标签后的一个月内就进入了洛杉矶港, 但似乎是利用PV站点作为觅食区域(图2). 5-7). In addition, Wolfe et al. (2015)建议长期暴露于低至中度海底污染区域, 与短期暴露在高污染地区相比, 可能导致某些鱼类体内的污染物含量升高(图. 8).

Fig. 4. 圣佩德罗湾的声波接收器地图
Fig. 4. 一种被动声跟踪方法包括在阵列显示器中下沉接收器. 阵列中的接收器放置得足够近，这样三个独立接收器的探测范围(接收器能探测到标记鱼的距离)就会重叠. 这个过程利用每个接收器检测到鱼的时间差异来计算出鱼在阵列中的精确位置. Wolfe et al. (2015)也将接收器放置在阵列的上海岸和下海岸, 以及洛杉矶和长滩港入口, 看看鱼是否从排水管向其他排水管迁移, nearby regions.
Fig. 5. 加利福尼亚州帕洛斯弗迪斯的地图，指示探测
Fig. 5. A) As a group, 白花鱼最常在光伏电站的排污管道间被发现, B)个体标签数据显示，个体在同一层的PV架子上度过了大部分时间, core region. 这可能是因为管道创造了一个过渡带(边缘)栖息地，为猎物提供了一个复杂的结构. Since Wolfe et al. (2015)在PV现场采用钩线法捕捞白花鱼, 这些鱼很可能是在这个地区觅食的.
Fig. 6. 加州帕洛斯弗迪斯的白花鱼
Fig. 6. A)在光伏架阵列内未检测到大部分白花鱼, B)大多数白花鱼在鱼群中待的时间不超过一天. C)大多数被标记在光伏架子上的白鱼实际上迁移到了洛杉矶港, 而且只会在短时间内放回架子上, possibly to feed.
Fig. 7. 进出洛杉矶的白花鱼运动
Fig. 7. 在光伏货架上被标记的白花鱼中，近一半被转移到洛杉矶港. 另外，在港口内标记的那些很少从港口移动到光伏架. 这表明，尽管架子创造了一个可能容纳大量猎物的过渡带(边缘), 白花鱼可能会在短时间内使用这个区域, and perhaps for feeding only.
Fig. 8. Palos Verdes shell附近的DDT污染物浓度
Fig. 8b. Wolfe et al. (2015)发现，在光伏货架上标记的白花鱼并没有在该区域停留很长时间. In addition, 大多数个体是在沿污水出水管的区域检测到的，这些区域ddt(杀虫剂)浓度较低。, than regions of higher concentrations. 由于已知白花鱼会经历污染物的生物积累，Wolfe等人. (2015)表明，反复暴露于低至中等污染物水平的区域(由于喂食)可能是所研究鱼类高污染物水平的原因.

然而，并非所有鱼类的行为都是一样的. Teesdale et al. (2015)研究了白点的条纹沙鲈, 位于帕洛斯弗迪斯大陆架超级基金站点，使用类似的阵列设置(图2). 9, 10). 条纹沙鲈鱼的饮食范围更广，既包括远洋(海洋游泳)鱼类，也包括底栖(沉积物中)无脊椎动物. 这些鱼也表现出不同的饮食(白天和黑夜)行为，关于他们喜欢的栖息地, 甚至它们的季节性迁徙模式也有所不同. 这意味着条状沙鲈鱼可以暴露在各种污染水平下, and Teesdale et al. (2015) agree with Wolfe et al. (2015)，在条状沙鲈中看到的大部分高污染物水平可能是由于反复暴露于低至中度污染的区域造成的.

Fig. 9. 探测数据作为渔船小时的函数
Fig. 9. Teesdale et al. (2015)在白点使用声学阵列跟踪条纹沙鲈鱼. 在黑鲈产卵季节，研究人员还在移动的渔船上安装了接收器, 看看这些被标记的鱼是否参与了季节性迁徙. 在迁移期间检测到的, 在圣莫尼卡湾和亨廷顿平原，标记鱼群最为突出. Since not all fish chose to migrate, 不同的人可能有不同程度的污染物暴露.
Fig. 10. habitat selection for barred sand bass
Fig. 10. Teesdale et al. (2015)利用声波遥测技术观察了Palos Verdes大陆架上横沙鲈鱼的栖息地偏好. 而岩石和沙子的环境在白天更受欢迎, 岩石/沙子混合物和岩石栖息地在夜间受到青睐. 被标记的个体在白天和晚上在两种环境之间切换的能力可能会影响他们接触污染物的程度. R/S代表岩石/沙子，CS代表粗砂.

Ahr et al. (2015)也使用声波遥测技术观察了长滩和洛杉矶港口白鱼的精细(精确)运动模式和栖息地偏好(图5). 11-13). 在港口内积极跟踪(跟踪)的白花鱼喜欢高沉积物污染物水平的栖息地, 这往往对应于较小的沉积物粒度和较高的多毛类密度(图2). 14-16). Alternatively, 主动跟踪的鱼避开疏浚区(部分自然沉积物已被移走并重新定位的区域)(图2). 17). In addition, 这些被追踪的鱼似乎不得不改变它们的觅食策略，从只在晚上进食变成在白天和晚上都进食. 这可能是由于20世纪70年代以来港口条件的急剧变化造成的, 当污染物排放率急剧下降时. 这些新信息可以与生物积累模型结合使用，以帮助找出高沉积物污染物和高使用白花鱼区域重叠的地方. 重叠区域将对未来的修复工作产生最积极的影响.

Fig. 11. 洛杉矶和长滩港区和接收
Fig. 11. Ahr et al. (2015)在洛杉矶和长滩内外港用编码发射器标记了总共99条白鱼. 发射机与分布在整个港口地区的12个声学接收器相互作用. 当被标记的鱼游到接收器的范围内时, 接收器记录下标签的代码和检测到鱼的时间.
Fig. 12. how an acoustic receiver works
Fig. 12. 一个声波接收器和两个沙袋一起沉入水柱底部. 每个接收器在每个方向250米内都有探测编码发射器的范围. When tagged fish swim near the receiver, 接收器记录标签ID以及检测到鱼的时间和日期. 这样就可以对被跟踪的个人进行长期的被动监测.
Fig. 13. 短期的，精细的主动跟踪场地设置
Fig. 13. 研究人员还对20条白花鱼进行了24小时的跟踪调查，以确定每个港口区域内的精细运动情况. 水下的水听器有助于根据船的位置确定鱼的位置. Every ten minutes, researchers recorded the GPS position, time of fish detection, signal strength, and seafloor depth. 主动跟踪的结果比被动跟踪提供更具体的信息, 比如一个人在港口某一特定地点逗留的频率.
Fig. 14. 主动跟踪位置和高总有机co
Fig. 14. 来自Bight(2008)和Weston(2010)的数据提供了长滩和洛杉矶港口内总有机碳(污染物)水平最高的区域的概念. Active tracking results from Ahr et al. (2015)表明，被标记的白花鱼大部分时间都在污染物水平较高的地区度过(在4到10之间).8% and 8.1%).
Fig. 15. 主动跟踪位置和粒度
Fig. 15. Bight(2008)和Weston(2010)也提供了有关港口内颗粒大小的信息. 大多数主动跟踪鱼的位置位于颗粒尺寸较小的区域(小于32.5 micrometers).
Fig. 16. 主动跟踪位置和多毛体密度
Fig. 16. Bight (2013, 草案)提供了长滩和洛杉矶港口内多毛类丰富程度的数据. 对港口内鱼类的主动追踪表明，被标记的白花鱼大部分时间都在多毛动物密度高的地区度过(每0年有406 ~ 700只多毛动物).1 square meter).
Fig. 17. 主动跟踪位置和疏浚区域
Fig. 17. 大多数主动追踪的白花鱼的发现发生在没有疏浚的地区. 疏浚包括清除原生沉积物并将其移至另一个区域. 这一过程可能会中断沉积物中丰富的多毛体, 这可以帮助解释为什么鱼更喜欢没有疏浚的地区.

在前人的基础上，法里斯等人. (2016)进行了一项研究，以了解更多关于长滩和洛杉矶港口白花鱼的精确运动模式(图2). 18). 对20条鱼进行了24小时的跟踪研究. 这些轨迹显示，在港口的不同区域，被标记的鱼所使用的空间大小是不同的. 这些鱼也被贴上被动声学标签, 长期研究结果表明，这些鱼大部分时间都呆在一个被称为“固结滑梯”的地方, 哪个区域恰好是港口海底污染最严重的区域. 因为这些鱼经常光顾这片区域, 当试图减少沉积物中的污染物时，联合船可能是最好的起点.

Fig. 18. 克里斯·洛，迈克·法里斯和邦妮·阿在一艘船上
Fig. 18. Dr. Chris Lowe (left), Mike Farris (middle), and Bonnie Ahr (right), 在长滩和洛杉矶港积极追踪20条白花鱼中的一条. 主动跟踪使研究人员能够在短时间内(24小时)观察鱼类的精细(精确)运动模式。.