《Marine Pollution Bulletin》：Microplastic retention by cultivated
Betaphycus gelatinus and its washing-based removal: Implications for biocarrier application in microplastic mitigation
编辑推荐：
•Betaphycus gelatinus 保留的表面相关微塑料显著多于海水。•大型藻类特性塑造了物种特异性的微塑料保留模式。•较大的纤维状微塑料被大型藻类表面优先保留。•微塑料暴露改变了 B. gelatinus 的附生细菌群落。•脱水 - 洗涤有效去除了栽培生物量上的表面
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Betaphycus gelatinus 保留的表面相关微塑料显著多于海水。
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大型藻类特性塑造了物种特异性的微塑料保留模式。
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较大的纤维状微塑料被大型藻类表面优先保留。
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微塑料暴露改变了 B. gelatinus 的附生细菌群落。
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脱水 - 洗涤有效去除了栽培生物量上的表面相关微塑料。
引言
估计每年约有 1100 万吨塑料废物进入海洋 (Lau et al., 2020)，而经济合作与发展组织（OECD）近期的评估表明，塑料泄漏进入水生环境的情况依然严重且持续 (OECD, 2025)。由于其耐久性和抗降解性，塑料广泛分布于海洋生态系统中，并逐渐破碎成微塑料（MPs，<5 毫米）。其持久性和广泛存在引发了日益增长的生态担忧。微塑料可被各种海洋生物摄入，导致生理应激并促进海洋食物网内的营养转移 (Botterell et al., 2019; Wright et al., 2013)。因此，了解微塑料在沿海生态系统中的分布、保留和生物相互作用，对于评估其环境命运和潜在生态影响至关重要。
大型藻类作为主要的初级生产者，为微塑料的保留提供了重要的生物表面，并能将周围海水中的微塑料浓缩数个数量级 (Gao et al., 2020)。这种富集可能源于生化机制和水动力机制的结合。在生化层面，富含多糖的细胞壁基质（如海藻酸和卡拉胶）可能通过静电相互作用、疏水力和氢键促进微塑料附着 (Kudzin et al., 2025)。同时，大型藻类床消散波浪和洋流能量，促进颗粒沉积，而其复杂的形态通过表面黏附、生物膜截留和水动力沉积增强了保留作用 (Esiukova et al., 2021; Feng et al., 2020b; Mishra et al., 2024)。大型藻类的保留能力在物种间可能存在显著差异，并受藻体形态、栖息地特征和表面特性的影响。近期研究进一步证明了大型藻类物种间微塑料积累的巨大差异，强调了物种特异性特性在调节微塑料保留和后续去除潜力中的重要性 (Rasta et al., 2026)。例如，Ulva prolifera 和 Sargassum horneri 表现出不同的 Rm/Rs 值（分别为 97.33 和 24.56），这归因于藻体形态和表面特性的差异 (Zhang et al., 2022)。同样，报道的大型藻类相关微塑料丰度在不同物种间差异很大，包括 U. prolifera (0.94 ± 0.24 个·克?1) (Feng et al., 2020a)、Caulerpa prolifera (4.89 ± 6.17 个·克?1) (Cozzolino et al., 2020) 和 Chondrus ocellatus (1950 ± 1490 个·克?1) (Li et al., 2022)。这些差异表明，大型藻类的形态和表面特性是决定微塑料保留模式的关键因素，可能导致大型藻类与微塑料之间的物种特异性相互作用。
由于许多大型藻类物种被栽培用于食品和工业产品，藻体表面的微塑料积累对生态过程和食品安全均有影响。因此，从收获的大型藻类生物量中有效去除表面相关微塑料变得越来越重要。既往研究表明，包括脱水和洗涤在内的物理处理可有效减少大型藻类表面的微塑料污染 (Gutow et al., 2016; Li et al., 2023)。然而，这些处理的效率在不同藻类物种和微塑料特性间存在差异，且针对具有重要经济价值的栽培大型藻类的有效去除策略仍然有限。
在海南，独特的热带海藻 Betaphycus gelatinus 是一种重要的海洋蔬菜，也是工业卡拉胶提取的主要来源。然而，与 B. gelatinus 栽培相关的微塑料污染尚未被报道，特别是在具有长期海水养殖活动的地区，如棋子湾。与先前研究过微塑料积累的许多野生大型藻类不同，B. gelatinus 被栽培用于食品和工业应用，并经过收获、清洗和生物量处理程序。这些现有的收获后处理实践为评估从栽培大型藻类生物量中去除表面相关微塑料提供了实际背景。因此，调查 B. gelatinus 中的微塑料保留和基于洗涤的去除，不仅有助于理解物种特异性的大型藻类 - 微塑料相互作用，还解决了与栽培大型藻类生物量安全利用相关的实际挑战。
由于 B. gelatinus 具有独特的形态特征，其与微塑料的相互作用可能与其他大型藻类不同。作为一种具有紧凑藻体结构和复杂表面基质的产卡拉胶红藻，B. gelatinus 可能提供特定的微生境，影响微塑料的附着、保留和脱落过程。然而，这些特性是否导致与其他大型藻类物种相比不同的微塑料积累模式尚不清楚。
因此，本研究评估了棋子湾 B. gelatinus 养殖区内海水和 B. gelatinus 中微塑料的分布，并使用野生 Sargassum polycystum 作为比较基准。考虑到 B. gelatinus 复杂的藻体形态和富含多糖的表面基质，我们假设栽培 B. gelatinus 独特的形态和生化特征，连同其实际的收获和加工背景，将影响微塑料保留和随后的物理去除效率。鉴于生理反应为微塑料暴露对大型藻类潜在影响提供了重要见解，进一步评估了受控微塑料暴露条件下 B. gelatinus 的生理反应。通过野外调查和受控实验室实验，本研究旨在：(1) 表征棋子湾养殖区内与海水和大型藻类相关的微塑料丰度、组成和分布模式，并评估栽培 B. gelatinus 和野生 S. polycystum 之间的物种特异性微塑料保留模式；(2) 评估受控微塑料暴露条件下 B. gelatinus 的生理反应和附生微生物群落的变化；以及 (3) 评估基于洗涤的藻体表面微塑料脱附效率，并确定操作参数的影响，包括洗涤时间、水量和摇动速度。本研究提供了关于栽培热带大型藻类与海洋微塑料相互作用的见解，并加深了对大型藻类生物量相关微塑料保留和收获后物理去除过程的理解。
章节片段
研究区域与样本采集
B. gelatinus 和 S. polycystum 标本采集自位于中国海南岛西海岸的棋子湾养殖区。棋子湾以珊瑚礁为主的海床、广阔的潮间带和丰富的海洋生物多样性为特征，并被指定为国家一类渔港。实地调查表明，棋子湾也是热带红大型藻 Betaphycus gelatinus 的重要栽培区。采样执行于
大型藻类中微塑料的丰度
在本研究中，共检测到 1173 个微塑料，所有样品的检出率为 100%。如图 2 所示，九个采样点海水中微塑料的平均丰度为 3.5 ± 0.69 个·升?1，范围为 2.7 至 4.9 个·升?1 (图 2C)。在大型藻类样品中，B. gelatinus 中微塑料的平均丰度为 0.66 ± 0.25 个·克?1 湿重，范围为 0.25–1.11 个·克?1 湿重 (图 2A)。对于 S. polycystum，平均微塑料丰度为
沿海养殖环境中的微塑料污染
本研究表明，棋子湾微塑料（MP）浓度范围为 2.7 至 4.9 个·升?1，并在所有采样点检出 (图 2C)。这一结果与南海珠碧礁表层海水 (Cai et al., 2018) 和海南万宁海域 (Zhang et al., 2025) 报道的微塑料丰度一致。然而，本研究观察到的微塑料平均丰度显著高于
CRediT 作者贡献声明
刘知远: 方法论，概念化。苏晨: 写作 – 初稿。李子浩: 数据整理。李博瑞: 验证。
基金资助
本工作得到了 国家自然科学基金 (资助号 32260911) 和 海南省自然科学基金 (资助号 326MS0026) 的支持。
利益冲突声明
作者声明，他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本论文中报告的工作。
致谢
我们感谢吕树国教授在本项目早期阶段提供的宝贵讨论和建设性建议。
刘知远 | 苏晨 | 李子浩 | 李博瑞
