"X-Press Pearl"号灾难环境法医学研究：海洋微塑料内部微结构转变的高分辨率光学相干断层扫描解析

针对2021年X-Press Pearl船舶事故释放的750亿颗微塑料(MP)颗粒在印度洋的降解机制不明问题，斯里兰卡研究团队创新性采用高分辨率光学相干断层扫描(OCT)结合ATR-FTIR技术，首次揭示了热/化学/机械降解导致的内部中空区、裂纹等微米级结构改变及羟基/羰基新官能团形成规律，为评估MP环境风险提供了突破性方法学框架。

　　

2021年5月25日，MV X-Press Pearl货轮在斯里兰卡海域发生灾难性事故，向印度洋释放了约750亿颗微塑料(MP)颗粒。这些直径约5毫米的聚乙烯(PE)颗粒在高温、化学品和机械摩擦等多重因素作用下发生降解，不仅造成海龟和海洋哺乳动物大规模死亡，更可能通过形成更危险的次级微塑料持续威胁海洋生态系统。尽管此前研究已关注到颗粒表面化学和形态变化，但对其内部"看不见的损伤"仍知之甚少——就像医生需要X光片才能诊断骨折，科学家们也亟需新技术来透视这些微塑料的"内伤"。

斯里兰卡大学（University of Sri Jayewardenepura）与斯里兰卡信息技术研究所（Sri Lanka Institute of Information Technology）的Pramoda Maheshi Jayasekara团队在《Journal of Hazardous Materials》发表突破性研究，首次将医学领域的高分辨率光学相干断层扫描技术(OCT)应用于环境科学领域。这项研究如同给微塑料做"CT检查"，以14微米的分辨率捕捉到颗粒内部裂纹、孔洞等结构变异，并结合傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)揭示分子层面的化学变化，建立起微观形变与化学键断裂的直接关联。

研究人员采用三大关键技术：从事故最近点Sarakkuwa海滩采集原始颗粒建立样本库；通过OCT获取三维断层图像并开发基于暗像素强度的定量分析算法；采用ATR-FTIR鉴定聚合物类型及官能团变化。实验设计模拟了火灾高温（热降解）、船载化学品（化学降解）及海浪摩擦（机械降解）三类主要环境压力。

多维结构评估显示：原始颗粒具有均匀的内部结构（暗像素概率仅0.0019），而降解样品出现显著内部变异。热降解组形成直径50-200微米的空腔，暗像素概率激增至0.5252；化学降解导致"海绵状"多孔结构（暗像素概率0.3134）；机械降解则产生树枝状裂纹网络。ATR-FTIR证实所有颗粒均为聚乙烯，但降解样品出现羟基(–OH)和羰基(C=O)新吸收峰，表明聚合物链断裂和氧化反应。

环境意义部分强调：OCT技术首次实现微塑料内部损伤的非破坏性动态监测，其揭示的微米级结构缺陷是纳米塑料形成的前兆。研究建立的OCT-FTIR联用方法为预测微塑料环境寿命和毒性演化提供了新工具，尤其对评估船舶事故等突发污染事件的长期生态影响具有重要价值。

这项研究开创性地将医学成像技术引入环境科学领域，其技术路线可扩展应用于极地微塑料、土壤微塑料等其他场景的降解研究。正如作者在结论中指出，理解微塑料"从内到外"的降解机制，对制定更精准的海洋污染防控策略具有里程碑意义——毕竟，只有看清敌人隐藏的武器，才能打好这场环境保护的持久战。