生物物理絮凝作用对微塑料与沉积物相互影响的机制研究——以珠江口微潮汐河口为例

本研究针对河口生态系统中微塑料(MPs)的迁移与沉积机制，通过野外调查与室内实验相结合，揭示了生物物理絮凝(Bioflocculation)在微塑料与带负电沉积物颗粒聚集中的关键作用。发现纤维状微塑料比碎片状更易聚集，微生物胞外聚合物(EPS)促进絮体增大，沉积物组成显著影响沉降动力学。成果为河口微塑料污染治理提供理论支撑。

　　

河口作为连接陆地与海洋的关键过渡带，正面临微塑料污染的严峻挑战。这些直径小于5毫米的塑料颗粒，既来自工业原料（初级微塑料），也源于大塑料的降解（次级微塑料），因其持久性和广泛分布性，对水生生物构成摄入、缠绕和毒理学风险。珠江口作为中国南部重要的河口系统，具有高泥沙输入和复杂水动力特征，是研究微塑料行为的理想场所。然而，以往研究多关注空间分布，忽视了生物物理絮凝这一关键过程如何影响微塑料的归宿。中山大学的研究团队通过多尺度研究，首次系统揭示了珠江口微塑料与沉积物的相互作用机制，相关成果发表于《Marine Pollution Bulletin》。

研究采用野外采样与室内模拟相结合的策略。在珠江口12个站点采集表层沉积物，利用Van Veen抓斗采样器获取样品，结合激光粒度仪分析沉积物组成（砂、粉砂、黏土占比）。实验室通过受控湍流实验模拟不同水动力条件，采用显微成像和Zeta电位测量解析微塑料-沉积物聚集特性，并量化胞外聚合物(EPS)对絮体形成的影响。

研究结果

1. 沉积物组成空间差异：伶仃洋区域从上游至海口，非黏性砂含量递增（站点2至6），而黏性粉砂/黏土递减；磨刀门与黄茅海河口则呈现黏土主导的沉积特征。
2. 微塑料聚集机制：纤维状微塑料（占比高达80.1%）比碎片状更易与带负电沉积物通过静电作用聚集，EPS分泌使絮体尺寸增大40-60%，密度提升1.2-1.5倍。
3. 沉降动力学：砂质沉积物中微塑料沉降速率达2.3 cm/s，而黏土质环境滞留时间延长3-5倍。中等湍流（剪切率15 s^-1
   ）促进絮凝，强湍流（>30 s^-1
   ）导致絮体破碎。
4. 河口分区特征：伶仃洋上游因黏土富集成为微塑料"临时汇"，但水动力扰动（如潮汐）可引发再悬浮；磨刀门与黄茅海则因黏土-有机质复合体形成长期封存微塑料的"稳定汇"。

结论与意义
该研究阐明了生物物理絮凝作为微塑料从水相向沉积相转移的关键驱动因素：微生物分泌的EPS通过改变颗粒表面特性促进异质聚集，而沉积物组成与水动力的协同作用决定微塑料的最终归宿。成果为建立河口微塑料输运预测模型提供了参数化方案，建议在污染治理中优先管控纤维状微塑料输入，并通过调控河口疏浚活动减少沉积物再悬浮引发的二次污染。这一机制框架可推广至全球微潮汐河口系统，为《巴黎协定》框架下的海洋塑料污染国际治理提供科学依据。