拉帕尔马岛海域海胆(Arbacia lixula)及其栖息环境中人为颗粒的污染特征与分布规律研究

《Regional Studies in Marine Science》：Evaluation of anthropogenic particles in Arbacia lixula sea urchins and their surrounding environments: seawater and coastal sediments

　　本研究针对拉帕尔马岛沿海环境中人为颗粒污染问题，系统分析了海胆(Arbacia lixula)、海水和海岸沉积物中人为颗粒的丰度、形态特征和聚合物组成。结果表明，海水颗粒浓度最高(6.5±4.2 items/L)，海胆次之(2.4±3.2 items/ind.)，沉积物最低(0.5±0.4 items/g DW)；纤维为主要形态(96.4%)，纤维素类颗粒占主导(74.9%)。该研究揭示了岛屿生态系统中人为颗粒的分布规律，为海洋微塑料污染评估提供了重要数据支撑。

　　

在浩瀚的大西洋中，拉帕尔马岛如同一颗璀璨的明珠，其独特的海洋生态系统正面临着人为颗粒污染的潜在威胁。随着全球塑料产量的持续增长，尺寸小于5毫米的微塑料和各类人造纤维已成为海洋环境中无处不在的污染物。这些微小的颗粒不仅可以通过摄食进入海洋生物体内，还可能沿着食物链传递，最终影响整个生态系统的健康。特别值得关注的是，海胆这类底栖生物，它们像海洋中的"清道夫"，通过摄食沉积物和有机碎屑维持生态平衡，但同时也可能成为人为颗粒污染的"收集器"。

为了深入探究拉帕尔马岛海域人为颗粒的分布状况，研究人员开展了一项系统性的环境监测研究。这项发表在《Regional Studies in Marine Science》上的研究，首次对该岛屿两种典型海岸环境——Puerto Espíndola和Los Cancajos——进行了综合评估，分析了海胆(Arbacia lixula)、海水和海岸沉积物三大介质中人为颗粒的污染特征。研究团队在2021年和2022年的12月进行了两次采样，通过科学的样本采集和处理方法，结合立体显微镜观察和显微傅里叶变换红外光谱(μFT-IR)分析技术，系统揭示了该区域人为颗粒的分布规律和污染特征。

研究采用了系统的环境采样和分析方法。团队在两个采样点分别收集了海胆样本(n=60)、海水样本(n=20)和海岸沉积物样本(n=20)。海胆样本经解剖分离消化管和性腺组织，通过过氧化氢消解处理后进行颗粒提取。海水样本使用钢制容器采集后经过滤处理，沉积物样本经干燥后通过密度分离法提取颗粒。所有提取的颗粒通过立体显微镜进行形态学表征，并利用μFT-IR技术进行聚合物组成鉴定，确保分析结果的准确性和可靠性。

人为颗粒的丰度分布规律

研究结果显示，在采集的144个海胆个体、20个海水样本和20个沉积物样本中，共发现了366个人为颗粒。值得注意的是，并非所有样本都含有这些颗粒，2021年有10%的海胆个体未检出人为颗粒，2022年这一比例上升至33.3%。海水和沉积物样本中也存在少量未检出情况。通过多因素方差分析发现，样本类型对颗粒丰度有显著影响(p < 0.001)，海水中的颗粒浓度最高，海胆次之，沉积物中浓度最低。年份因素也显示显著性(p = 0.011)，2022年的总体丰度低于2021年。空间分布上，Puerto Espíndola的海胆和沉积物中颗粒浓度普遍高于Los Cancajos，而海水样本则呈现相反趋势。

人为颗粒的形态特征分析

在颗粒形态方面，纤维是绝对优势类型，占总量的96.4%，碎片占3.3%，线状颗粒仅占0.3%。颜色分布显示，无色/透明颗粒最为常见(63.6%)，蓝色颗粒次之(21.9%)，粉色(6.6%)和黑色(3.3%)颗粒也有一定比例。尺寸分析表明，500-1000微米的颗粒最为丰富(31.4%)，1000-1500微米(22.2%)和0-500微米(16.1%)的颗粒也占有较大比例。这些形态特征在三类环境介质中表现出高度一致性，暗示着它们可能具有共同的污染来源和迁移路径。

人为颗粒的聚合物组成鉴定

通过μFT-IR技术对157个颗粒(占总量的42.9%)进行了聚合物组成分析，结果显示纤维素类颗粒占主导地位，2021年和2022年分别占总鉴定颗粒的79.4%和70.3%。在合成塑料颗粒中，聚酯(2022年占21.8%)和聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(PEVA)(2021年占2.8%)是主要成分。值得注意的是，部分颗粒因光谱匹配度不足(≤60%)而未能确定其聚合物类型。这种聚合物组成模式在两类采样年份和三种环境介质中保持高度一致，进一步支持了颗粒在不同环境介质间可能存在迁移和交换的假设。

这项研究首次系统揭示了拉帕尔马岛海域人为颗粒污染的分布特征和规律。研究结果表明，该区域的人为颗粒污染水平处于中等偏下程度，与地中海某些区域相当，但显著低于印度尼西亚等高污染地区。纤维状颗粒的主导地位暗示着污水处理厂排放和纺织品磨损可能是主要的污染来源。海胆消化管中颗粒丰度高于性腺的发现，表明这些底栖生物主要通过摄食途径暴露于人为颗粒污染，同时也反映了颗粒在不同组织间的分布差异。

研究的创新之处在于同时考察了生物体及其栖息环境中的颗粒污染状况，建立了三者之间的关联性，为理解岛屿生态系统中人为颗粒的迁移和归趋提供了重要见解。研究结果不仅为拉帕尔马岛的海洋环境保护提供了科学依据，也为全球类似岛屿生态系统的微塑料污染评估建立了可比较的基准数据。随着海洋塑料污染问题的日益严峻，这类基础性监测研究对于制定有效的污染防控策略和维护海洋生态系统健康具有重要的实践意义。