突尼斯海岸地中海海草球（aegagropiles）中微塑料的富集机制与污染特征研究

《Frontiers in Marine Science》：The trapping of microplastics in the Posidonia oceanica aegagropiles in Tunisian coastal areas—Southern Mediterranean

本研究揭示了地中海特有海草波喜荡草（Posidonia oceanica）形成的纤维球（aegagropiles, EGs）在海岸带微塑料（MP）污染监测中的重要作用。通过显微观察与光谱分析（FTIR、1H-NMR），研究明确了EGs中富集的微塑料形态特征及聚合物类型（如PS、PET、PVC等），为评估人类活动对海洋生态系统的微塑料污染提供了关键生物指示证据。

　　

引言

塑料和微塑料（MP）污染已成为海洋固体废弃物中最具风险的污染物类型，其在水体沉积物中具有高度累积潜力。波喜荡草（Posidonia oceanica）作为地中海特有的海草物种，能够形成大规模水下草甸和海滩沉积层。其根系和根茎碎片聚集形成纤维状海洋球体，称为aegagropiles（EGs），这种结构可有效捕获来自海滩的多种污染物，尤其是微塑料。本研究旨在评估南地中海盆地突尼斯海岸四个地点（北部S1、S2与中南部的S3、S4）采集的EGs中的微塑料污染状况。

材料与方法

采样工作覆盖突尼斯比塞大（S1）、哈马马特（S2）、马赫迪耶（S3）和舍巴（S4）四个具有旅游与渔业活动特征的沿海区域。EGs样本从海草沉积带手工采集，置于无菌样品袋中运送至海洋生态毒理学实验室。

微塑料提取采用两种消化方法：其一使用10% HCl和30% H₂O₂溶液反应48小时后加入10% KOH促进有机物消化，最后通过玻璃纤维滤膜（2.7 μm）过滤；其二通过筛分（5 mm、0.36 mm、0.2 mm）后以H₂O₂和HCl处理去除有机质与碳酸钙。实验全程使用非塑料工具并执行严格污染控制。

微塑料鉴定依托Leica M60立体显微镜进行形态与颜色分析；聚合物类型通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和核磁共振氢谱（¹H-NMR）表征。FTIR扫描范围为4000–450 cm^?1，¹H-NMR使用300 MHz谱仪在氘代溶剂（DMSO-d6与CDCl3）中测定。

结果

显微分析显示所有位点的EGs中均以红色和蓝色微塑料为主，黑色纤维和碎片最为普遍，S3出现黄色颗粒，S1、S2和S4则以透明颗粒居多。EGs中微塑料多呈碎片状和线状，与植物纤维交织存在。

FTIR分析检出多个特征吸收峰：3250 cm^?1（氢键N–H伸缩）、2917–2840 cm^?1（CH₂伸缩）、1722–1529 cm^?1（酰胺I）、1354 cm^?1与1249 cm^?1（酰胺III）等。位点特异性聚合物包括：S1存在聚苯乙烯（PS）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）；S2以聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）和PET为主；S3检出PS与EVA；S4则以PVC和PS为主要成分。

¹H-NMR进一步确认了聚合物类型：S1中PS信号出现在1.87 ppm、1.46 ppm、6.4–6.8 ppm和7.11 ppm；PVC信号位于4.6–4.2 ppm（α-Cl H）和2.5–2.1 ppm（β-Cl H）；聚酰胺（PA）信号分布于3.2–1.1 ppm。S2中检出EVA（0.86 ppm、1.25 ppm、1.74 ppm等）、PP（0.74 ppm、1.19 ppm、1.48 ppm）和聚乙烯（PE）（0.93 ppm、1.33 ppm）。S3和S4分别检出PVC/EVA/PP和PA/PP。

讨论

微塑料的形态特征和聚合物组成直接影响其在环境中的迁移与累积行为。本研究观察到EGs中纤维状微塑料（尤其是红、透明、蓝色）占比极高，与以往在地中海其他区域水体或沉积物中的研究结果（如白色、绿色为主）存在差异，可能源于采样基质与区域活动特性的不同。

聚合物类型分布反映突尼斯沿海地区的人类活动特征：PS、PET、PVC和EVA等材料广泛用于包装、纺织和建材等领域，旅游旺季、城市径流与废水排放是其主要输入途径。与加贝斯湾及意大利、西班牙海岸的研究相比，本研究EGs中聚合物组成更为多样，包括PA、EVA等较少被报告的类别，说明EGs作为污染指示物具有高灵敏度。

海草草甸通过降低水流速度促进沉积物与微塑料的截留，EGs的纤维结构（以木质纤维素基质为主）进一步增强了其对污染物的吸附能力。风暴事件和降水增加可推动EGs向海岸迁移，使其成为整合时空污染信息的有效载体。本研究强调，EGs可作为成本低、易操作的沿海塑料污染监测工具，为污染源解析和管理策略制定提供依据。

结论

波喜荡草形成的EGs能够有效指示突尼斯海岸微塑料污染状况，其富集的微塑料在形态和聚合物类型上呈现高度多样性。EGs不仅参与微塑料从海草栖息地向海岸带的迁移过程，也反映了当地人类活动压力。未来需重点追踪聚合物来源，并制定针对性控制措施以减轻地中海海洋生态系统的微塑料污染负荷。