泰国河流与潟湖红树林沉积物中碳和微塑料积累的对比

《Estuarine, Coastal and Shelf Science》：Contrasting carbon and microplastic accumulation in riverine and lagoonal mangrove sediments, Thailand

　　

• •
  河流型红树林的沉积物比潟湖型站点的沉积物更细、分选性更好。
• •
  累计土壤有机碳储量在河流型站点具有更高的描述性数值。
• •
  微塑料丰度在不同生态系统之间无显著差异。
• •
  不同生态系统之间的土壤有机碳深度趋势存在差异，但微塑料的深度趋势无显著差异。

引言

红树林生态系统位于热带河口沿岸地貌动态变化的区域，河流径流、潮汐交换、沉积物输送和植被结构之间的相互作用影响着生物地球化学功能。红树林最为公认的服务功能之一是"蓝碳"固存，大量有机碳储存在水淹的厌氧沉积物中，从而抑制分解过程（Donato等，2011；Alongi，2020）。其中大部分碳以沉积物有机碳（SOC）的形式储存在地表以下，部分热带红树林森林中的报告储量超过400 Mg C ha^?1（Donato等，2011）。大多数报告的SOC储量以1米深度为标准进行归一化，而剖面积分（累计）储量取决于所分析的深度区间，当采样不完整时应作为保守的最低估计值来解读。然而，SOC储量及其垂直分布在不同的红树林生态系统之间存在显著差异，这与水文地貌环境、沉积过程和植被组成的异质性相符（Rovai等，2018；Twilley等，2018）。除了其气候调节功能外，这些沉积环境还越来越多地接收并保留人为颗粒物污染物（Lebreton等，2017；Harris，2020），将碳封存与热带河口中的污染动态联系起来。随着沉积物增量和有机质埋藏的增加，这些相同的沉积过程也可能增强人为颗粒物的长期留存，从而引发关于蓝碳生态系统中污染物储存、再动员和生态暴露的问题（Huang等，2025）。

从河口角度来看，红树林的碳储存与沉积物输运和沉积能量机制有关。植被结构改变了近床底层的水文动力学条件，并与增强的沉积物增量和颗粒有机质的埋藏有关（Sasmito等，2020）。同时，沉积物特性——如颗粒大小、堆积密度和有机质组成——影响氧气扩散、矿物结合和有机质的物理保护，对分解速率和长期保存具有重要意义（Kelleway等，2016）。这些生物物理相互作用在更广泛的水文地貌框架内发挥作用：河流主导型生态系统通常在相对较低的能量条件下持续接收细沉积物输入，而潟湖型生态系统则经历双向潮汐交换、周期性再悬浮和沉积物再分配（Twilley等，2018；Adame等，2018）。因此，SOC的积累可能与植被性状、沉积物动态和河口能量梯度之间的相互作用有关，而非仅由植被身份决定。

红树林沉积物是人为颗粒物的汇，包括微塑料（MPs），它们在沿海环境中越来越普遍，被认为是能够在河口系统中被埋藏、再动员并通过食物链转移的持久性污染物（Huang等，2025；Li等，2025）。红树林根系的复杂结构降低了流速并增强了细沉积物的沉积，这可能促进浮性和中性浮力塑料颗粒的保留和垂直整合（Zhang等，2021）。由于微塑料以颗粒物形式输运，其沉积和埋藏可能受到类似于影响有机质积累过程的影响（Di等，2025；Ye等，2025）。尽管微塑料在密度和降解行为方面与有机颗粒不同，但两者都受到沉积环境中的水文动力分选、沉积物截留和垂直整合的影响（Chubarenko等，2025）。尽管蓝碳研究快速发展，但很少有研究探讨沉积物碳动态和微塑料积累如何在不同的河口环境中协同变化。

在东南亚，广泛的红树林森林主要由潮间带物种如红树（Rhizophora mucronata）、海莲（Rhizophora apiculata）和角果木（Sonneratia caseolaris）主导（Syahid等，2023）。在上游和低盐度河段，水椰（Nypa fruticans）通常占据上潮间带河缘和低能量河口水道，但在综合蓝碳和污染物评估中仍未得到充分关注（Rahman等，2024）。水椰（N. fruticans）的致密纤维状根系和平卧的分叉状根茎可能增强细沉积物的保留和垂直增量（Rahman等，2024），其功能类似于红树属（Rhizophora）物种的支柱根结构（Takarina，2020）。棕榈主导型河流系统与支柱根主导型潟湖系统之间的直接比较仍然有限，特别是在受大量陆地输入影响的热带河口中。很少有研究同时评估不同河口环境中深度积分的SOC储量和微塑料的垂直分布。弥补这一空白对于完善蓝碳估计、理解红树林沉积物作为综合性的生物地球化学和污染物保留系统、以及在快速变化的热带河口中预测污染物的持久性和再动员具有重要意义（Twilley等，2018；Rovai等，2021）。

本研究比较了泰国南部两侧沿海两个截然不同的红树林系统中的沉积物碳储存和微塑料分布：一个位于安达曼海沿岸的以水椰（N. fruticans）为主导的河流型河口，以及另一个位于泰国湾沿岸的以红树（R. mucronata）为主导的潟湖型系统。由于这两个系统不仅在 geomorphic setting（地貌格局）方面存在差异，在植被组成、潮汐制度、沉积物来源和地理位置方面也有所不同，我们将本研究定位为比较评估，而非对地貌格局独立效应的检验。具体而言，我们探讨了SOC储量和垂直分布在河流型与潟湖型红树林之间是否存在差异，微塑料丰度和垂直分布是否与SOC及沉积物物理性质协同变化，以及这些关系的强度在不同生态系统之间是否存在差异。通过比较微塑料在截然不同的沉积物碳动态背景下的埋藏情况，本研究推进了对热带沿海环境中红树林沉积物作为耦合生物地球化学和污染物保留系统的理解。

各章节摘要

研究区域

本研究在泰国南部两侧沿海的两个红树林系统中开展（图1）：位于安达曼海沿岸得甘府的空陆（KL），以及位于泰国湾内的宋卡湾潟湖复合体中的宋卡府华高（HK）。两个站点代表了截然不同的水文地貌环境，下文分别称为河流型（KL）和潟湖型（HK）系统，同时经历大体相当的热带气候条件。各沉积物岩芯为

沉积物特征

河流型（空陆；KL）和潟湖型（华高；HK）红树林系统的沉积物质地存在差异（补充表S1；图2）。在区间水平上，河流型沉积物以细粉砂到极细粉砂为主，平均粒径范围为6.78至7.59 φ。沉积物主要为分选性差，分选系数范围为3.38至4.09 φ。相比之下，潟湖型沉积物显示出更宽的粒径范围（5.01–7.11 φ），且持续表现出极差的分选性

水文地貌和植被对碳积累的调控

两个站点之间植被类型（水椰与红树）和水文地貌格局（河流型与潟湖型）呈共变关系；因此，无法完全分离它们的独立效应。所观察到的沉积物质地、有机质特征和累计SOC储量的差异因此被解释为系统层面的差异，而非仅归因于植被或地貌格局的效应。

河流型沉积物以相对均一的细颗粒

结论

本研究比较了泰国南部两个截然不同的红树林系统中的沉积物有机碳储存（SOC）和微塑料（MP）分布：一个河流型、水椰主导的河口和一个潟湖型、红树主导的系统。河流型沉积物更细、分选性更好，且累计SOC储量和微塑料丰度在河流型站点均具有更高的描述性数值，尽管这些差异在岩芯水平上不具有统计显著性。深度趋势存在显著差异

CRediT作者贡献声明

Jor Pongsapatchanok Chanok：调查、形式分析。Sujaree Bureekul：撰写——审阅与编辑、数据整理。Siriporn Pradit：撰写——初稿、调查、经费获取、概念构思。Prakrit Noppradit：撰写——审阅与编辑、调查、数据整理。Thongchai Nitiratsuwan：撰写——审阅与编辑、调查、形式分析、概念构思。Penjai Sompongchaiyakul：撰写——审阅与编辑、监督。Preyanuch Jitkaew：可视化，

利益冲突声明

作者声明不存在已知的、可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。

致谢

本研究得到了泰国国家科学、研究与创新基金（NSRF）和宋卡王子大学（编号：ENV6801077S）以及泰国高等教育部办公室、科学、研究与创新、2025年大学制度重塑/访问教授项目的支持。

Siriporn Pradit|Thongchai Nitiratsuwan|Prakrit Noppradit|Sujaree Bureekul|JorPongsapatchanok Chanok|Korawitch Keereerak|Preyanuch Jitkaew|Penjai Sompongchaiyakul|Xixi Lu