海洋所在濾食性生物的生物微塑料泵機(jī)制及微塑料生物修復(fù)研究方面獲新進(jìn)展
近日,中國(guó)科學(xué)院海洋研究所膠州灣站科研人員在微塑料生物沉積效應(yīng)與生物修復(fù)策略研究方面取得重要進(jìn)展。科學(xué)家基于野外原位試驗(yàn),定量揭示了不同代表性濾食性生物的生物沉積對(duì)微塑料的垂直遷移作用,并提出了利用濾食性生物的生物塑料泵機(jī)制進(jìn)行自然水域微塑料修復(fù)的新觀點(diǎn)。相關(guān)研究成果在Science Bulletin(IF= 18.8)和Science of the Total Environment(IF= 8.2)發(fā)表。
微塑料作為環(huán)境中的持久性污染物,導(dǎo)致水域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)日益加劇。對(duì)于已經(jīng)進(jìn)入水體中的微塑料,現(xiàn)有的物理、化學(xué)和生物修復(fù)方法因環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、高成本和低效率等問(wèn)題難以大規(guī)模應(yīng)用于自然水域微塑料修復(fù)。而濾食性生物能夠大量攝入環(huán)境中的微塑料,將微塑料和未被消化的物質(zhì)一起以糞便或假糞的形式排出體外,形成生物沉積物進(jìn)而導(dǎo)致微塑料的快速沉降,這一過(guò)程可以被定義為生物塑料泵。
研究團(tuán)隊(duì)利用自主研發(fā)的原位生物沉積物捕集器,定量揭示了真海鞘、長(zhǎng)牡蠣、櫛孔扇貝和菲律賓蛤仔等典型濾食性生物對(duì)微塑料垂直遷移的重要作用(圖1)。研究結(jié)果表明濾食性生物對(duì)促進(jìn)微塑料沉降具有重要的作用,特別是顯著增加了小粒徑(<1000 μm)和低密度(密度小于海水)微塑料的沉積。進(jìn)一步對(duì)比各生物對(duì)于微塑料的生物沉積能力,發(fā)現(xiàn)櫛孔扇貝的微塑料生物沉積速率最高(圖2)。

圖1 基于野外原位試驗(yàn)定量揭示不同濾食性生物對(duì)微塑料的沉積作用

圖2 不同濾食性生物的微塑料生物沉積速率的比較
研究發(fā)現(xiàn),濾食性生物的生物塑料泵作用可以將表層水體中的微塑料聚集到生物沉積物中,并且這些生物沉積物是可以被收集和去除的,這在一定程度上減少了水體中的微塑料含量,進(jìn)而改善水質(zhì)環(huán)境。在此基礎(chǔ)上提出了基于濾食性生物微塑料泵的高效、生態(tài)安全和低成本的微塑料修復(fù)方法(圖3),為典型海灣等自然水域環(huán)境中微塑料修復(fù)與治理提供關(guān)鍵科技支撐。

圖3 利用濾食性生物的生物微塑料泵機(jī)制進(jìn)行微塑料生物修復(fù)概念圖
相關(guān)論文第一作者為中國(guó)科學(xué)院海洋研究所博士研究生孟柳江,通訊作者為孫曉霞研究員。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院國(guó)際科學(xué)伙伴計(jì)劃等項(xiàng)目聯(lián)合資助。
論文信息:
Meng, L., Sun, X., Li, Q., Zheng, S., Liang, J., Zhao, C., 2024. Quantification of the vertical transport of microplastics by biodeposition of typical mariculture filter-feeding organisms. Science of The Total Environment 908, 168226. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.168226.
Meng, L., Sun, X., Zheng, S., 2024. The potential of biodeposition by filter-feeding organisms for microplastic remediation in natural waters. Science Bulletin 69, 2319–2322. https://doi.org/10.1016/j.scib.2024.05.041.
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