《Journal of Hazardous Materials》：Spatiotemporal variations of epimicroplastic harmful algae and their driving factors in four semi-enclosed bays of China
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微塑料携带有害藻类在东海四个海湾的物种组成、时空分布及环境驱动因素研究。通过野外调查和室内培养实验，鉴定41种EHA，包括甲藻（Karlodinium veneficum）和硅藻（Pseudo-nitzschia pungens）等，发现温度和营养盐显著影响其群落结构，部分物种存在跨海域传播风险，为HABs预测和防控提供依据。
王康|李晓东|王超峰|王伟成|彭聪辉|高亚辉|林辉|徐东|林慧娜|陈宝红
福建省海洋研究所海洋科学学院海洋养殖育种国家重点实验室，福建省海洋生物技术重点实验室，福州350002，中国
摘要
尽管尚未得到证实，但多项研究一致表明，微塑料（MPs）可能会扩大有害藻类的空间分布并引发有害藻华（HABs）。然而，目前对附着在微塑料表面的有害藻类（EHA）的物种组成及其时空变化的理解仍然不足，这限制了对MP-EHA相互作用及其环境影响的深入探索。因此，我们在中国的四个海湾进行了实地调查和培养实验。研究结果发现了41种EHA物种，主要是甲藻和硅藻（例如：Karlodinium veneficum、Prorocentrum obtusidens、Pseudo-nitzschia pungens）。33%–60%的EHA物种与浮游藻类有重叠，这意味着部分EHA可能来自外部来源。实地调查显示，甲藻与营养物质之间存在显著的正相关关系，而培养实验表明温度和营养物质是EHA群落的重要驱动因素——某些甲藻与温度呈正相关，这表明在温暖且营养丰富的季节，EHA可能带来更高的环境风险。值得注意的是，其中一些EHA物种在中国较为罕见，但通常与全球性的有害藻华有关（例如：Amphidinium carterae、Margalefidinium polykrikoides、Fibrocapsa japonica），这突显了持续监测这些物种在中国水域动态的必要性。本研究提高了对EHA组成和动态的理解，为预测有害藻华提供了关键见解，并为减轻水产养殖和人类健康风险提供了实际价值。
引言
近年来，全球海洋中的有害藻华（HABs）表现出新的特征，包括爆发规模增大、持续时间延长、灾害影响加剧以及全球范围内的显著扩张[143]、[45]、[57]。作为全球新的环境问题之一，微塑料（MPs）污染每年都在增加[118]、[13]、[20]，可能对海洋环境和所有生物产生深远负面影响[106]、[130]。目前认为微塑料是海洋外来物种入侵的重要途径，全球约5%的入侵物种是通过微塑料传播的[44]、[50]。一些研究表明，微塑料为浮游和底栖有害藻类提供了新的栖息地，可能扩大它们的空间分布并引发有害藻华[152]、[17]、[38]、[72]、[91]，这些有害藻类被称为附着在微塑料表面的有害藻类（EHA），主要由硅藻和甲藻组成，如Pseudo-nitzschia pungens、Skeletonema costatum、Ostreopsis cf. ovata、Alexandrium pacificum、Alexandrium taylori和Coolia sp. Casabianca等[109]、[141]、[17]、[68]、[91]。研究表明，EHA可以从附着在微塑料表面的生物膜中获取营养。这种生物膜还能通过减轻水流对EHA的不利影响和减少浮游动物对EHA的捕食压力来保护EHA[4]、[80]，从而增强EHA在海洋环境中的竞争力[154]。重要的是，微塑料可以通过海洋电流和风的作用进行长距离传输[112]、[65]、[8]，增加了EHA入侵其他营养贫乏海域的可能性。因此，EHA可能在有害藻类的地理扩张和全球有害藻华的增加中发挥重要作用[102]、[152]、[91]。然而，由于海洋生态系统的复杂性，EHA对有害藻华的贡献难以量化，目前还没有报告能够准确将有害藻华事件归因于EHA。然而，这种因果关系已得到广泛认可[117]、[141]、[16]、[17]、[68]、[91]。
上述大多数研究报道了有害藻类在塑料碎片（包括微塑料）上的存在，提供了关于EHA物种组成的关键信息，并一致表明这种关联可能有助于有害藻类栖息地的扩张和有害藻华事件的增加。然而，目前对EHA的群落结构、时空动态及相关影响因素的理解仍然非常有限。这一知识空白严重阻碍了对关键议题的深入探索，包括MP-EHA相互作用、有害藻类的空间扩张以及EHA引发有害藻华的机制。特别是在微塑料污染日益严重和全球海洋中有害藻华频繁发生的背景下，迫切需要对这些议题进行深入、全面的研究。因此，本研究在中国东海（ECS）的四个关键海湾进行了实地调查和原位培养实验，重点关注EHA的物种多样性、时空动态及相关环境变量。进一步讨论了环境变量对EHA的影响以及EHA可能带来的生态风险。本研究有助于提高对EHA物种多样性和时空变化的理解，阐明EHA的潜在环境影响，不仅有助于深入研究有害藻类与微塑料之间的相互作用及其相关环境影响，还为评估EHA的环境风险和保护水产养殖安全提供了实际价值。
研究区域
海湾通常具有优越的自然条件和丰富的生物资源，使其成为人类活动的重要区域。同时，它们对环境变化非常敏感，在生态上也很脆弱。密集的人类活动使海湾成为微塑料污染、有害藻华和富营养化的热点地区。本研究调查了中国东海四个关键沿海海湾中的EHA，包括东山湾、罗源湾、泉州湾和厦门湾，总面积为247.9平方公里。
四个海湾中附着在微塑料表面的有害藻类的时空变化
在四个海湾的实地调查中，通过显微镜观察共鉴定出18种EHA物种（图2a），分别属于硅藻门（9种，50.00%）、甲藻门（6种，33.33%）、蓝藻门（2种，11.11%）和黄藻门（1种，5.55%）。东山湾、罗源湾、泉州湾和厦门湾分别鉴定出5种、9种、11种和6种EHA物种，其中60.00%、33.33%、45.45%和50.00%的物种与当地潜在
附着在微塑料表面的有害藻类群落中的有害藻类
海洋环境中丰富的微塑料为微藻提供了广泛的附着表面。硅藻被认为是各种基质上微生物群落的先锋殖民者[103]、[34]、[39]，也是最丰富和多样化的微藻类群之一，在生物膜的形成中起着关键作用[103]、[117]、[152]、[90]。然而，大多数硅藻物种并不具有潜在的危害性。值得注意的是，另一个重要的微塑料表面群落——甲藻——中包含一些具有潜在危害性的物种
结论
微塑料既是有害藻类的新栖息地，也是其传播的载体，可能在有害藻类的扩散和有害藻华的发生中发挥关键作用。我们通过实地调查和培养实验研究了EHA的物种组成和时空动态。然后分析了环境变量如何影响EHA的群落结构，并进一步讨论了EHA可能带来的未来风险。基于这些发现和分析
环境影响
微塑料为有害微藻提供了重要的栖息地，可能促进其扩张并引发有害藻华（HABs）。本研究阐明了中国四个海湾中附着在微塑料表面的有害藻类（EHA）的物种组成和时空动态。结果突显了EHA带来的环境风险，特别是在温暖且营养丰富的季节。值得注意的是，一些在中国较为罕见但通常与全球有害藻华相关的有毒物种需要持续
CRediT作者贡献声明
王伟成：可视化、软件、资源、方法论、调查、正式分析。李晓东：软件、资源、项目管理、调查、正式分析。王康：撰写初稿、可视化、验证、软件、方法论、调查、正式分析、数据整理、概念化。陈宝红：监督、资源、项目管理、方法论、调查、资金获取、正式分析、概念化。王超峰：
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究工作。
致谢
本研究得到了福建省自然科学基金（编号：2024J01184）、自然资源部第三海洋研究所科学研究基金（编号：2025025）、国家自然科学基金（编号：U24A20607）、国家重点研发计划（编号：2022YFC3106301）、自然资源部全球变化与海洋-大气化学重点实验室基金（编号：）的财政支持。
