关于红树林对微塑料的吸收-释放动态的新见解：来自野外观察和再悬浮模拟的定量证据

《Journal of Hazardous Materials》：New insights into sink-source dynamics of mangrove for microplastics: Quantitative evidences from field observation and resuspension simulation

　　微塑料在红树林潮间带的空间分布、潮汐拦截效应及临界剪切应力下再悬浮机制研究。通过现场调查与模拟实验发现，红树林从泥滩到林区的微塑料密度显著增加（2102-12131ng/kg），但台风引发的强水动力扰动会导致负滞留率（-44%），使红树林从汇转为源。纤维状低密度塑料在临界剪切应力0.024N/m2以上易再悬浮。研究揭示了红树林作为微塑料汇与源转换的动态过程及水动力机制。

　　微塑料（Microplastics, MPs）作为一类新型污染物，因其对人类健康和生态系统潜在的负面影响而受到广泛关注。这些微小的塑料颗粒通常由工业、农业和日常生活中使用的高分子聚合物制品破碎、降解而来，其直径小于5毫米。随着塑料制品的大量生产和使用，MPs的排放量也急剧上升，尤其在河流和沿海地区，MPs的积累已成为全球性问题。研究表明，每年通过全球河流系统进入海洋的塑料垃圾高达1.15至2.41亿吨，其中约有12%属于MPs。这一过程揭示了河流系统与海洋之间MPs的输入输出失衡问题，而潮间带的红树林生态系统则被认为是一个重要的中间环节。

红树林生态系统主要分布在热带和亚热带的潮间带区域，由树木和灌木组成，具有高生物量和复杂的根系结构。这些特征使得红树林成为MPs的重要沉积场所。在潮汐作用下，红树林的植被区域能够有效拦截水体中的悬浮微塑料颗粒，从而减少其向海洋的扩散。然而，红树林在MPs的迁移和沉积过程中也表现出一定的动态性，特别是在极端气象事件的影响下，如台风，其沉积的MPs可能被重新悬浮，进而成为污染源。

本研究聚焦于中国南方的“崎澳红树林保护区”（QMR），通过采集潮间带核心沉积物样本，分析MPs的垂直分布特征。研究结果表明，MPs的平均丰度从泥滩逐渐向红树林森林增加，显示出红树林对MPs的显著拦截能力。其中，红树林植物“Acantus ilicifolius”（AI）和“Sonneratia apetala”（SA）在春潮期间表现出较高的MPs拦截率，分别为5.24 ± 2.55和1.57 ± 0.48。这一发现强调了红树林在MPs迁移过程中的关键作用，即作为沉积物的过滤器，促进MPs的积累并改变其形态和组成。

研究还探讨了MPs在红树林沉积物中的滞留机制及其在极端水文条件下的再悬浮过程。在正常的水文条件下，红树林能够有效拦截浮游MPs，而台风等极端天气事件则可能通过强烈的水动力扰动导致沉积物中的MPs被重新释放到水体中。这种动态变化使得红树林在某些情况下不仅充当污染吸收器，也可能成为污染源。例如，在台风引起的水动力扰动下，AI和SA的MPs滞留率出现负值，表明这些植物在极端条件下可能释放之前沉积的MPs。

此外，研究还评估了不同水文条件下红树林对MPs的拦截能力。结果显示，红树林沉积物对MPs的再悬浮具有较高的抵抗力，需要较高的临界剪切应力（~0.024 N m?2）才能将其释放。随着剪切应力的增加（0.036–0.11 N m?2），中等大小（500–2000 μm）、纤维状、低密度的MPs更容易被再悬浮，从而使得红树林森林转变为MPs的二次污染源。这一发现对于理解MPs在潮间带生态系统中的迁移路径和污染动态具有重要意义。

本研究还揭示了红树林在MPs环境行为中的多重作用。一方面，红树林通过其复杂的根系结构和丰富的植被覆盖，能够有效拦截和沉积MPs，从而减少其对海洋环境的进一步影响；另一方面，在极端水文条件下，红树林可能成为MPs的释放源，对周边水体造成新的污染。因此，红树林在MPs的环境行为中既扮演着“汇”的角色，也可能在特定条件下成为“源”。

研究进一步指出，红树林沉积物中MPs的分布特征与其物理化学性质密切相关。例如，高悬浮物浓度和高沙含量的水体更有利于MPs的沉积，而高有机碳含量则促进了MPs在沉积物中的滞留。然而，快速流动的水体则降低了MPs的拦截效率，使其更可能随水流漂移而离开红树林区域。这些因素共同影响了MPs在红树林生态系统中的迁移和沉积过程，从而决定了其在不同环境条件下的动态变化。

从生态系统的角度来看，红树林不仅是MPs的沉积场所，还可能成为其长期储存的“仓库”。MPs在红树林沉积物中的积累可能改变了其形态和组成，例如，经过长期沉积和生物作用，MPs可能变得更加碎片化或与其他有机物质结合，形成更复杂的污染形式。这种变化可能进一步影响MPs在生态系统中的毒理效应和迁移能力，从而对环境和生物健康构成潜在威胁。

本研究的发现对于制定有效的MPs污染防治策略具有重要的参考价值。首先，红树林作为MPs的沉积场所，其拦截能力与植被结构和水文条件密切相关，因此在红树林保护和管理中应考虑植被覆盖度和根系密度等因素。其次，极端气象事件可能对红树林的MPs沉积和再悬浮过程产生显著影响，这提示我们需要加强对这类事件的监测和预测，以评估其对MPs环境行为的影响。此外，红树林沉积物的临界剪切应力较高，意味着其对MPs的再悬浮具有较强的抵抗力，这一特性可能在某些情况下被用于减少MPs的扩散。

本研究的成果还为理解MPs在潮间带生态系统中的环境行为提供了新的视角。红树林不仅在MPs的沉积过程中发挥关键作用，还可能在某些条件下成为污染源，这一动态过程需要在未来的环境管理中予以充分考虑。通过量化MPs在红树林中的沉积和再悬浮机制，研究为评估MPs在不同生态系统中的迁移路径和污染风险提供了科学依据。这有助于更全面地认识MPs在自然环境中的行为模式，为制定针对性的污染防治措施提供支持。

此外，红树林的MPs拦截能力与其生物量和根系密度密切相关，这意味着在红树林生态系统中，植被的结构和组成可能对MPs的积累和释放产生重要影响。例如，单一植物种群的红树林可能比多种植物组成的红树林具有更高的MPs拦截能力，这一发现对于红树林生态系统的恢复和保护具有指导意义。在实际应用中，可以通过优化红树林植被结构来增强其对MPs的拦截能力，从而减少MPs对海洋环境的进一步影响。

研究还指出，红树林在MPs的环境行为中可能起到“缓冲区”的作用。由于其特殊的地理位置和生态系统结构，红树林能够有效减少MPs的扩散，从而降低其对下游海洋环境的污染风险。然而，这一作用可能受到极端天气事件的干扰，导致MPs的再悬浮和扩散。因此，在红树林的环境管理中，应综合考虑其拦截能力和可能的污染释放风险，以实现对MPs的综合防控。

总体而言，本研究揭示了红树林生态系统在MPs迁移和沉积过程中的复杂作用。红树林不仅能够有效拦截和沉积MPs，还可能在极端水文条件下成为MPs的二次污染源。这一动态过程需要在未来的环境管理中予以充分关注，以制定更加科学和有效的污染防治策略。同时，研究还强调了红树林在MPs环境行为中的重要性，为理解MPs在潮间带生态系统中的行为模式提供了新的视角和数据支持。