墨西哥两大洋海岸带海-气界面微塑料污染特征及迁移机制研究

本研究针对全球塑料污染加剧背景下海-气界面微塑料(MP)迁移机制不明的科学问题，通过分析墨西哥韦拉克鲁斯港(墨西哥湾)和曼萨尼约港(太平洋)的空气与海水样本，采用微傅里叶变换红外光谱(micro-FTIR)鉴定出9种聚合物类型，发现聚酯(PES)占比最高(>70%)。研究发现沿海区域MP浓度呈现显著时空差异(大气中3.9-2.2 MP m-3 ，海表高达14.4 MP m-3 )，证实海雾和气泡破裂是MP跨界面迁移的关键机制，为海岸带MP风险评估提供了重要基线数据。

　　

塑料污染已成为21世纪最严峻的环境挑战之一。全球每年约4亿吨塑料产量中，至少有1100万吨最终进入海洋，这些塑料在紫外线、机械摩擦和生物作用下降解形成的微塑料(MP，1μm-5mm)正通过海-气交换进入地球各个角落。更令人担忧的是，最新研究发现海洋可能通过气泡破裂和浪花飞沫将MP"喷射"回大气，形成全球循环。然而，这一过程的量化数据和区域特征仍存在巨大空白，特别是在发展中国家海岸带这类人类活动与自然过程激烈交互的前沿阵地。

墨西哥国立自治大学的研究团队选择该国两大战略港口——面向墨西哥湾的韦拉克鲁斯港和太平洋沿岸的曼萨尼约港作为研究对象，通过同步采集大气和海水样本，结合先进的光谱分析技术，首次系统揭示了墨西哥海岸带海-气界面的MP污染特征。这项发表在《Marine Environmental Research》的研究不仅填补了热带地区MP基线数据的空白，更通过多维度分析证实了海洋向大气输送MP的关键假设。

研究采用高流量撞击器(采样效率61 L min^-1
)收集大气MP，使用水平Van Dorn采水器获取不同深度海水样本。通过30% H₂
O₂
消化有机质后，利用光学显微镜初筛，再通过微傅里叶变换红外光谱(micro-FTIR，检测限1μm)对随机子样本进行聚合物鉴定。采用正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)处理光谱数据，结合气象参数分析传输机制。所有样本均设置严格空白对照，确保数据可靠性。

3.1 聚合物组成
研究鉴定出9种聚合物，包括聚酯(PES)、丙烯酸聚合物(ACR)、聚乙烯(PE)等。PES在两地所有基质中占比最高(大气70-80%，海水约60%)，主要源自包装材料和渔具。值得注意的是，两地大气MP中纤维占比显著高于海水，这与纺织品纤维的大气释放特征相符。

3.2 海水微塑料分布
垂直剖面显示MP浓度随深度急剧下降：表层17 MP m^-3
，5米处降至7 MP m^-3
，9米仅4 MP m^-3
。水平分布呈现近岸高值(12 MP m^-3
)，离岸9公里降至9 MP m^-3
，证实港口活动是主要污染源。

3.3 大气微塑料分布
两地均呈现晨间浓度高峰(韦拉克鲁斯3.9 MP m^-3
vs 下午2.2 MP m^-3
)，与海风日变化高度同步。统计分析显示韦拉克鲁斯昼夜差异显著(p<0.01)，而曼萨尼约差异不显著，可能与后者更复杂的局地环流有关。

3.4 气海MP关联性
OPLS-DA模型揭示两地海气样本中存在光谱相似的PES和PE颗粒，特别是在晨间海风条件下。风速分析显示韦拉克鲁斯晨间东风(2.05 m/s)将海洋MP输向岸线，而午后西南风(2.42 m/s)促使其返回海洋，形成"呼吸式"交换。

这项研究通过多学科方法证实：墨西哥两大洋海岸带已形成完整的MP海-气循环系统。PES作为优势聚合物，其高浮力特性使其更易通过海雾进入大气；而港口活动直接导致近岸MP浓度比外海高33%。特别值得注意的是，研究首次在热带地区量化了ANPP(人工非塑料颗粒)的干扰效应，这类改性纤维素颗粒在空气中占比高达70%，可能携带染料等有毒物质，却长期被误认为MP。

该成果为海岸带MP管理提供了三大科学依据：晨间海风时段是控制大气MP暴露的关键窗口；港口作业规范应重点监管PES制品；未来监测必须区分MP与ANPP。研究者建议将当前发现纳入墨西哥《生态平衡与环境保护通用法》修订，并参照欧盟海洋战略框架指令建立区域协同治理机制。随着全球塑料产量持续增长，这种海-气耦合研究范式将为预测MP的全球循环提供重要模板。