2025年7月，中国海洋大学化学专业2021级本科生富妤若（指导老师：刘茜副教授）以共同第一作者身份在Nature Index期刊Water Research上发表了题为“Impact of human activities on rare earth elements in coastal regions: Anthropogenic gadolinium sources, budget, and transport”（人类活动对沿海地区稀土元素的影响：人为钆的来源、收支和传输）的研究论文。
稀土元素（REE）作为一类新兴水环境污染物，近年来因高科技产业的广泛应用而大量进入自然水体。其中，钆（Gd）作为REEs之一，为磁共振成像钆基造影剂（Gd-BCA）的核心成分，经人体代谢后随污水处理厂出水排入环境。由于Gd具有潜在的神经毒性和细胞毒性，其在环境中的迁移行为备受关注。自20世纪90年代首次在德国河流中检测出人为源钆（Gdanth）以来，全球多地水体均报道了Gdanth的广泛存在。然而，我国现有研究多集中在长江和珠江流域，对近海Gdanth的来源及传输的认识仍十分有限。
本研究在典型半封闭海湾——胶州湾的不同季节均检测到显著水平的Gdanth（2.8~25.8 pmol/L）。基于质量守恒模型结果表明，污水处理厂排放是胶州湾Gdanth的最主要来源，贡献占比高达86 ± 18%，而河流输入、大气沉降及地下水排放等途径的贡献可忽略不计（图1）。值得注意的是，尽管青岛市环湾污水处理厂排放的Gdanth浓度相对较低，但由于排放水量大，其年通量已达到全球同类区域的较高水平。本研究创新性地利用Gdanth作污水排放示踪剂，通过两端元混合模型量化了胶州湾东北部受污水影响的水体，约21 ± 5%被输送至北黄海沿岸（图2）。该研究首次系统阐明了胶州湾Gdanth的收支平衡、来源贡献及迁移路径，为沿海新污染物管控提供了关键科学依据，同时凸显了强化污水处理厂排放监测的紧迫性。
图1 胶州湾Gdanth收支以及陆架边缘海和西太平洋Gdanth浓度分布示意图
图2 2021年春季研究区域受废水影响海水的混合比例，
数值范围从0（未受影响海水）至1（完全受废水影响海水）
中国海洋大学曹阿翔博士为该论文的共同第一作者，刘茜副教授为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金（42276040、42176051、42376048）和泰山学者奖励计划（tsqn202306294）项目的资助。
文章信息：
Cao, A., Fu, Y., Wang, J., Xue, L., He, W., & Liu, Q. (2025). Impact of human activities on rare earth elements in coastal regions: Anthropogenic gadolinium sources, budget, and transport. Water Research, 287, 124302.
文章链接：
https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.124302
