综述：变暖海洋中的微塑料及其与气候变化的耦合作用和对海洋生态系统功能的影响

《Regional Studies in Marine Science》：Microplastics in a warming ocean with coupled climate change interactions and implications for marine ecosystem functioning

　　

•气候驱动过程加剧微塑料的碎片化和再分配。
•微塑料干扰碳循环以及对气候敏感的海洋过程。
•变暖、酸化及冰层融化加剧了微塑料对海洋生物群落的危害。
•极地冰层是历史遗留微塑料的主要储库和新兴来源。
•将微塑料纳入气候政策对海洋韧性至关重要。

引言

塑料污染已成为一项重大的全球性威胁，然而尽管塑料因其耐用性、多功能性和低成本而深度融入现代社会并被广泛使用，但其治理仍远远不够（Bhuyan等，2025；Dennison等，2025）。普遍的、不可持续的消费模式，低效的资源利用，盛行的"一次性"文化以及快速而缺乏规划的城镇化进程，使得大量塑料泄漏进入陆生和水生环境（Kanwal等，2025；Bhuyan等，2021）。薄弱的政策执行、有限的公众意识以及不科学的处置方式进一步加剧了这场不断扩大的危机。

微塑料（MPs），定义为直径小于5毫米的颗粒物（Sharma和Chatterjee，2017；Vanapalli等，2020），如今已遍布所有环境介质，成为无处不在的污染物。微塑料被认为是人类世的标志（Sarkar等，2020），因其可能对生态系统和人类健康产生严重危害而被列为"新兴关注污染物"（Sarkar等，2020）。初级微塑料是有意制造的颗粒，如微珠、塑料颗粒和合成纤维；而次级微塑料则是通过较大塑料的碎片化和风化无意中形成的（Dowarah等，2020；Lambert等，2013；Sharma和Chatterjee，2017；Weinstein等，2016）。

初级微塑料通过地表径流、河流输入和废水排放进入水生态系统。次级微塑料来源于中塑料和宏观塑料碎片，在机械力、紫外线辐射和微生物作用下逐渐崩解为持久性微观颗粒（Bhuyan，2022；Naidu，2019）。了解微塑料的来源和途径对于有效减缓污染至关重要。输入源大致可分为陆源和海洋源（Iheanacho等，2023a；Iheanacho等，2023b）。河流和支流是重要的输运通道，将大量微塑料输送至海洋。主要贡献者包括乱扔垃圾、工业和市政污水排放、渔业活动、污水排放、海上运输、港口作业和沿海旅游业，各地区的差异受地理、水文动力、季节和人口密度等因素影响（Venkatramanan等，2022；Sruthy和Ramasamy，2017；SK和Varghese，2020；Jeyasanta等，2020）。

朝圣场所最近被发现是不容忽视的污染热点，其中集体沐浴和丢弃供品等宗教仪式活动为淡水水体增加了大量塑料负荷（Jeyasanta等，2020；Robin等，2020）。来自航运的无意释放、工业废水、不充分的固体废物管理和跨境海洋垃圾进一步加剧了沿海地区的微塑料污染（Vanapalli等，2020）。在内陆生态系统中，露天垃圾场、随意倾倒废物和未经处理的污水等来源加剧了水体和沉积物中的微塑料沉积（Karthik等，2018；Sarkar等，2019；Krishnakumar等，2020；Gopinath等，2020）。

微塑料在空气、水体、土壤和生物体中持久存在，目前已深海沉积物、海洋生物甚至人体组织中均检测到微塑料。其生态作用不仅限于颗粒本身，因为风化后的微塑料可以吸附和富集周围水体中的化学物质，从而充当移动的污染物载体或被动的采样器。这对于持久性有机污染物和新兴污染物尤为相关，如全氟和多氟烷基物质（PFAS）、多环芳烃（PAHs）、多氯联苯（PCBs）、抗生素、重金属、增塑剂及其他添加剂。实地证据表明，冲滩塑料颗粒和海洋塑料垃圾对PFAS具有吸附作用（Llorca等，2014；Gómez等，2021），而一项针对14种海洋鱼类物种的研究发现，体内微塑料负荷较高的鱼类，其氟喹诺酮类和全氟烷基酸浓度也显著更高（Yu等，2024b；Yu等，2024a）。然而，这种载体效应的强度和方向并非普遍适用：它取决于聚合物组成、老化程度和生物膜发育情况、颗粒表面积、污染物的疏水性和离子特性，以及控制吸附和解吸的环境条件（Liu等，2025）。海洋生态系统同时面临不断加剧的气候压力，包括变暖、酸化、脱氧、海冰减少以及极端天气事件频发。这些气候驱动的变化会影响微塑料的行为及其表面吸附化学物质的分配、输运和生物可利用性。因此，将颗粒物与其吸附的污染物混合物结合起来考虑，对于理解其对海洋生物地球化学、生物多样性和生态系统功能的综合影响至关重要。

尽管微塑料污染和气候变化都是普遍现象并共同塑造海洋条件，但两者之间的相互作用仍缺乏充分理解。气候变化驱动的变化，如海冰融化、酸化、变暖、脱氧和风暴增强，可能影响微塑料的运动、分解以及其表面的生物生长；而微塑料反过来也可以通过改变光照穿透率、干扰营养盐循环、改变初级生产力、通过浮游动物摄食干扰生物碳泵以及降解过程中产生温室气体等方式影响与气候相关的过程。理解这两种双向影响对于预测未来污染水平、识别脆弱生态系统和制定有效的管理方案至关重要，因为缺乏这些知识可能导致气候行动和塑料管控措施相互脱节。

文献片段

文献来源与数据库选择

数据来源于世界各地多个地区的研究。来自广泛科学家和研究人员的已发表成果被系统地审查和综合，以提供全面的全球视角。

检索策略

初始阶段侧重于识别相关文献。制定了系统的检索策略并在多个文献数据库中进行检索，以确保收集信息的广泛覆盖性和可靠性。

纳入与排除标准

研究被视为符合以下条件时被纳入

气候变化对微塑料污染的影响

气候变化正在重塑水环境的物理和化学特征，同时也影响着海洋和淡水生物环境中微塑料的环境归趋、行为及其生态效应。每一种气候诱导的海洋变化——变暖、酸化、海冰融化和极端天气事件——都以独特但相互关联的方式影响着微塑料的动态过程，这些因素共同改变着各营养级的暴露风险及多重生态后果。

微塑料在气候相关过程中的作用

微塑料越来越多地被认可不仅是污染物，也是海洋生态系统中气候相关过程的积极参与者。它们与环境的物理、化学和生物学相互作用影响着调节海洋生产力、碳循环和大气反馈的关键机制。这些相互作用使微塑料在更广泛的气候系统中成为新兴因素，而非被动的污染物。微塑料影响气候相关过程的最关键途径之一是

极地案例研究

极地环境为气候变化与微塑料污染在快速变化的冰冻圈系统中如何相互作用提供了重要的案例研究。在北极地区，微塑料不仅通过当地人类活动传输，还通过远距离海洋环流、大西洋水流、主要西伯利亚河流和大气沉降进行传输，导致表层水、海冰、海底沉积物和偏远沿海环境均受到污染（Yakushev等，2021）。大气沉降代表了一种

微塑料与其他胁迫因素对海洋生物的综合效应

水生生态系统越来越受到多重人为胁迫因素的影响，包括变暖、酸化、缺氧和微塑料污染，这些压力往往以复杂的方式相互作用，放大其对生物和生态系统功能的影响（图3）。在初级生产者如浮游植物和微藻中，变暖与微塑料共同作用会改变其生长、光合效率和养分利用。集胞藻属在

监测与模型构建的联系

监测和模型构建是连接气候变化与微塑料污染研究的核心。监测通过确定微塑料出现的位置、浓度以及它们如何响应变暖、酸化、缺氧和极端天气等气候相关胁迫因素来建立实证基础（Obbard等，2014；Lamichhane等，2023）。在沿海水域、公海和极地地区（包括海冰芯和沉积物）进行采样，提供了关于微

政策与治理挑战

微塑料污染和气候变化长期以来一直通过大体上分离的政策轨道进行治理，产生了关键的治理空白。尽管《联合国气候变化框架公约》和《巴黎协定》等气候框架侧重于温室气体排放减缓、适应融资和碳市场（Naser和Pearce，2022），但塑料治理传统上被视为废物管理问题——策略集中在回收、禁止一次性用品

研究空白与未来方向

尽管越来越多的证据表明气候变化与微塑料污染的协同效应可能从根本上重塑海洋生态系统，但目前对两者交互作用的理解仍然有限。当前进展受到碎片化的研究方法、不一致的监测方案和不足的跨学科整合的制约。关键研究空白包括缺乏将气候驱动过程与微塑料输运、归趋和毒性联系起来的整合框架，以及这些过程对气候系统的反馈机制

结论

微塑料（MPs）污染和气候变化代表了深度相互关联的压力因素，正在以前所未有的规模重塑海洋生态系统。本综述表明，气候驱动的过程，包括海洋变暖、酸化、海冰丧失、风暴增强和环流变化，从根本上改变了微塑料的归趋、输运和生态影响，而微塑料同时也影响着对气候敏感的海洋功能。证据表明，这些相互作用

CRediT作者贡献声明

Md. Simul Bhuyan：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，可视化，验证，监督，方法论，概念化。Maroua Jenzri：撰写——初稿，可视化，方法论。Upasana Pattanayak：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，可视化，方法论，数据整理。Prakash Ch. Mardaraj：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，可视化，方法论。

参与同意书

不适用。

伦理审批

不适用。

资金声明

本研究未获得公共、商业或非营利机构资助机构的专项拨款。

关于生成式AI及AI辅助技术在使用过程中的声明

作者声明在本文稿准备过程中使用了生成式人工智能。具体而言，作者利用基于AI的服务（如ChatGPT和QuillBot）改进了语法和语言表达。所有输出均经过作者仔细审阅和修订，作者对最终内容的准确性和完整性承担全部责任。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

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