里海不同大型藻类物种中微塑料的特征、积累与分布：对沿海环境中微塑料去除方法的启示

《Ocean & Coastal Management》：Characteristics, accumulation and distribution of microplastics in different macroalgae species of the Caspian Sea: insights into removal of microplastics from coastal environments

本研究调查了 Caspian 海沿岸三种宏观藻类（Ulva intestinalis、Cladophora glomerata、Laurencia caspica）中微塑料（MPs）污染，发现 C. glomerata MPs 含量最高（0.34±0.04 items/g），其密集形态显著增强吸附能力，且以 300–1000 μm 纤维状聚酰胺塑料为主。该研究首次证实宏观藻类作为天然生物滤器的潜力，为海岸微塑料治理提供可持续方案。

　　在沿海生态系统中，大型藻类扮演着重要的角色，它们是初级生产者，对生态系统的功能和管理具有关键影响。近年来，微塑料（MPs）污染问题日益严重，尤其是在海洋生物中已被广泛报道。然而，关于微塑料在大型藻类中的积累情况及其对沿海管理的潜在影响，研究仍较为有限。本研究聚焦于波斯湾沿岸的三种大型藻类——两种绿藻（*Ulva intestinalis* 和 *Cladophora glomerata*）和一种红藻（*Laurencia caspica*），旨在探讨其结构和形态如何影响微塑料的积累，并展示绿藻和红藻作为天然生物过滤器的潜力，它们能够捕获和去除微塑料，为沿海污染治理提供可持续的工具。

研究团队在2023年6月至8月期间，从波斯湾沿岸的六个站点采集了大型藻类样本。分析结果显示，所有三种藻类中均检测到了微塑料，其中 *C. glomerata* 的平均微塑料含量为0.34±0.04个/克，*U. intestinalis* 为0.13±0.01个/克，*L. caspica* 为0.10±0.04个/克。值得注意的是，*C. glomerata* 的微塑料含量显著高于其他两种藻类（*p* < 0.05），这可能与其密集且复杂的形态结构有关，表明其在微塑料吸收和保留方面具有更强的能力。研究还发现，微塑料主要表现为300至1000微米的尺寸，红色为主，形状为纤维状，材质为聚酰胺。这些发现不仅揭示了大型藻类在微塑料污染中的重要角色，还为沿海生态系统的健康管理和污染治理提供了新的视角。

微塑料污染已成为全球环境问题之一，其来源包括塑料垃圾的自然降解、工业排放、生活废弃物以及农业活动等。随着塑料制品的广泛使用，全球塑料产量从20世纪50年代的约170万吨激增至2021年的近390.7万吨（Sui et al., 2024）。然而，由于塑料废弃物管理不善，大量塑料最终进入自然环境，尤其是在海洋生态系统中。微塑料在环境中受到生物、物理和化学因素的影响，逐渐分解为微小颗粒，这些颗粒能够通过风力和水流广泛扩散，影响沿海海滩、水体以及海底沉积物。微塑料的广泛分布使其成为海洋生物和植物的重要污染源，对生态系统的健康构成威胁。

尽管已有大量研究关注微塑料在异养生物（如鱼类、贝类等）中的积累情况，但对于自养生物，特别是大型藻类中的微塑料污染研究仍显不足。大型藻类作为沿海生态系统中的重要组成部分，不仅参与初级生产力的形成，还提供多种生态服务。例如，它们为海洋生物提供栖息地，保护底栖生物免受捕食者侵害，并有助于稳定沉积物。此外，大型藻类还是许多海洋物种的食物来源，因其丰富的营养成分而被广泛消费。因此，微塑料在大型藻类中的积累可能成为其进入更高营养级生物体的潜在途径，进而影响整个食物链。

与此同时，大型藻类因其高蛋白含量而被用作动物饲料的补充，这一特性使其在水产养殖和畜牧业中具有重要应用价值。此外，一些文化传统中，大型藻类也被用于医药领域，因其富含多种生物活性化合物和营养成分。这些应用凸显了研究大型藻类在微塑料污染中的重要性，不仅有助于理解微塑料在生态系统中的传播路径，还可能为污染治理提供新的思路。

波斯湾作为一个重要的生态和经济区域，其南部海岸线受到多种人为活动的影响，包括渔业、旅游业、人口密集区以及内陆流域污染废水的排放。这些活动对当地生态系统造成了一定压力，而微塑料污染的存在进一步加剧了这种影响。尽管已有研究表明波斯湾的环境矩阵和生物体内存在微塑料污染（Bagheri et al., 2020; Ghayebzadeh et al., 2020; Mataji et al., 2020; Nematollahi et al., 2021; Rasta et al., 2022, 2023; Zakeri et al., 2020），但关于大型藻类在微塑料积累和去除方面的研究仍属空白。因此，本研究选择在波斯湾沿岸的六个站点进行采样，重点分析三种大型藻类中微塑料的分布情况，并探讨其作为生物过滤器的潜力。

在研究过程中，团队发现这些大型藻类在不同站点的微塑料含量存在显著差异。特别是 *C. glomerata*，其微塑料含量在某些站点甚至达到了0.56±0.07个/克，显示出极高的污染水平。这一结果可能与该物种的生长环境和形态结构有关。*C. glomerata* 是一种快速生长的多细胞藻类，广泛分布于淡水和海水环境中，其形态特征可能使其更容易吸附和保留微塑料。相比之下，*U. intestinalis* 和 *L. caspica* 的微塑料含量相对较低，但仍然在不同站点中表现出一定的变化趋势。这种差异可能反映了不同藻类种类在微塑料吸附能力上的不同表现，也暗示了它们在污染治理中的不同作用。

研究还发现，微塑料在这些藻类中的分布具有一定的空间特征。例如，靠近旅游热点的站点 *C. glomerata* 的微塑料含量较高，而靠近人口密集区的站点也显示出较高的污染水平。这种空间分布可能与人类活动的强度和类型有关，例如旅游业带来的垃圾排放、工业活动产生的污染输入以及生活废弃物的扩散等。这些因素共同作用，导致不同区域的微塑料污染水平存在差异。因此，研究不同站点的微塑料分布情况，有助于识别污染热点区域，并为制定针对性的治理措施提供依据。

除了对微塑料的分布和含量进行分析，研究还关注了微塑料的形态、颜色和聚合物类型。结果显示，微塑料主要以纤维状结构存在，颜色多为红色，材质以聚酰胺为主。这些特征可能与微塑料的来源有关，例如某些工业制品或包装材料在自然环境中降解后形成的微塑料颗粒。此外，微塑料的形态和颜色也可能影响其在藻类中的吸附和保留机制。例如，纤维状微塑料可能更容易附着在藻类表面，而红色微塑料可能与某些特定的环境条件或污染源相关。这些发现不仅有助于理解微塑料在不同藻类中的积累模式，也为进一步研究其生态影响提供了线索。

本研究的意义在于，它首次评估了波斯湾沿岸三种大型藻类中的微塑料污染情况，并揭示了它们在微塑料吸附和去除方面的潜力。通过分析这些藻类的形态结构和微塑料含量，研究团队为沿海生态系统中的微塑料污染治理提供了新的视角。例如，*C. glomerata* 的高微塑料吸附能力表明，这种藻类可以作为有效的自然过滤器，帮助减少水体中的微塑料含量。这一发现不仅有助于理解微塑料在生态系统中的传播路径，还可能为开发基于自然的污染治理策略提供支持。

此外，研究结果还强调了大型藻类在生态系统中的多功能性。它们不仅是初级生产者，还参与多种生态过程，如营养循环、沉积物稳定以及生物栖息地的形成。因此，微塑料污染对大型藻类的影响可能具有更广泛的生态后果。例如，微塑料的积累可能影响藻类的生长和繁殖，进而影响整个生态系统的结构和功能。同时，微塑料的存在也可能对依赖藻类作为食物来源的生物造成潜在危害，例如通过食物链传递，影响更高营养级的生物体。

为了更好地利用大型藻类在微塑料污染治理中的潜力，研究团队建议未来应加强对这些藻类的生态功能和污染治理能力的研究。例如，可以通过进一步的实验分析不同藻类种类对微塑料的吸附机制，评估其在不同环境条件下的表现，并探索其在实际应用中的可行性。此外，研究还可以关注微塑料对藻类生理和生态功能的具体影响，以及如何通过优化藻类的生长条件来提高其对微塑料的去除效率。

在实际应用中，利用大型藻类作为生物过滤器可能具有诸多优势。首先，大型藻类具有较高的生物量和生长速度，能够在短时间内吸收大量微塑料。其次，它们的自然生长特性使其能够在沿海水域中长期存在，从而持续发挥过滤作用。此外，大型藻类的培养和管理成本相对较低，使其成为一种可持续的污染治理工具。因此，未来的研究可以探索如何在沿海生态系统中大规模培养和利用这些藻类，以减少微塑料污染对环境的影响。

总的来说，本研究为理解微塑料在沿海生态系统中的分布和积累提供了重要的数据支持，并揭示了大型藻类在微塑料污染治理中的潜在价值。通过分析不同藻类种类的微塑料含量及其形态特征，研究团队为沿海环境管理和污染治理策略的制定提供了科学依据。未来的研究应进一步探讨微塑料对藻类生态功能的具体影响，并评估其在实际应用中的可行性，以期为全球微塑料污染问题的解决提供新的思路和方法。