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综述:环境污染物升高对红树林湿地碳储存影响的全面评述
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月06日 来源:Ecological Indicators 7.0
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这篇综述系统分析了重金属(Hg/Pb/Cd等)、微塑料(<5mm)、有机污染物(PBDEs/PAHs)和石油泄漏四类污染物对红树林蓝碳(blue carbon)功能的损害机制,揭示其通过抑制光合作用(CO2同化率降低50%)、改变微生物群落(CH4排放增加90-150 μg g?1 d?1)等途径导致沉积物有机碳减少0.57-8.06%,并提出基于生态工程的修复策略。
环境污染物对红树林碳储存的影响机制与修复策略
红树林的蓝碳功能
红树林湿地作为全球碳循环中重要的蓝碳(blue carbon)汇,贡献了沿海海洋环境约10%的有机碳埋藏量。其碳储存主要通过两种途径实现:地上部分通过光合作用固定大气CO2(同化速率高达25 μmol m?2 s?1),地下部分则依赖缺氧沉积环境中微生物介导的有机质稳定化过程。独特的根系结构和潮汐浸没环境形成的厌氧条件,使得红树林碳储存效率是陆地森林的3-5倍。
四大污染物的威胁
快速城市化导致重金属(Hg、Pb、Cd等)、微塑料(<5mm)、有机污染物(PBDEs、PAHs)和石油污染物大量涌入红树林生态系统。这些污染物通过生物和非生物途径破坏碳储存功能:
重金属的双重打击
工业排放的重金属在沉积物中富集后,通过破坏红树植物光合色素(如叶绿素含量下降30-50%)和抑制根系伸长,直接削弱碳固定能力。同时,重金属显著改变沉积物微生物群落结构,使甲烷(CH4)排放量激增90-150 μg g?1 d?1,而CO2通量因微生物多样性降低反而减少3.5-9 mg g?1 d?1。这种温室气体排放的失衡进一步加剧气候变暖风险。
微塑料的隐形破坏
纤维状和碎片状微塑料通过覆盖沉积物表面阻碍红树幼苗呼吸,导致存活率下降40%。更关键的是,微塑料携带的增塑剂(如邻苯二甲酸二丁酯)会激活硫酸盐还原菌基因表达,加速有机碳矿化过程,使沉积物碳库减少1-12%。尽管塑料本身含90%有机碳,但其对沉积物结构的破坏远大于碳输入贡献。
有机污染物与石油的致命组合
多溴联苯醚(PBDEs)和多环芳烃(PAHs)通过诱导活性氧(ROS)爆发造成细胞损伤,使红树幼苗光合速率下降50%以上。石油污染物则形成油膜覆盖根系,导致气体交换受阻和叶片脱落。南美洲的研究显示,受石油污染的红树林区域生物量损失高达70%,且恢复周期长达20年。
全球修复实践启示
中国广东通过构建牡蛎礁-海草床生物过滤系统,3年内恢复3800公顷红树林;巴西帕拉州采用营养富集沉积技术提升碳储存密度(Mg C ha?1);印度松达班则通过240公里植被屏障拦截重金属,使污染降低25-30%。这些案例证实,选择耐污染物种(如白骨壤Avicennia marina)与微生物修复结合,能有效提升生态系统韧性。
未来研究方向
亟待突破的领域包括:微塑料通过气孔进入叶片的光合抑制机制、多污染物复合效应(如微塑料-重金属复合物)的跨系统传播模型,以及基于转录组学揭示污染物对碳固定关键酶(如RuBisCO)的调控路径。政策层面需建立污染阈值与蓝碳交易的联动机制,将红树林修复纳入国家自主贡献(NDC)目标。
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