中國科學院華南植物園全球變化生態學研究團隊近期在Journal?of?Hazardous?Materials上發表最新研究成果，提供了紅樹林生態系統微塑料（Microplastics，MPs）源-匯動態的新視角。結合野外樣地觀測和室內再懸浮模擬試驗，研究發現紅樹植物組織可通過物理攔截作用促進MPs沉積，但是極端天氣（臺風）引發的劇烈水力擾動會導致沉積物MPs再懸浮（臨界切應力約為0.024 N/m2），致使紅樹林轉變為“二次”污染源。本研究為紅樹林中微塑料的“源-匯”動態提供了量化證據，有望加深對潮間帶生態系統中微塑料環境行為的全面理解。

1. 研究背景引出的科學問題

環境中的MPs（直徑小于5 mm）主要來源于高分子聚合物塑料產品的破碎和分解，因威脅人體健康和生態系統安全而成為全球共同關注的一種新污染物。由于工農業和生活所需，塑料產品的產量從1950年的200萬噸激增至2019年的4.6億噸。然而，對于廢棄塑料產品回收處置的不足，使得大量塑料（包括MPs）進入河流并最終匯入海洋。由于河口海岸帶有效阻滯了微塑料的遷移過程，導致輸入河流和從河流入海之間的微塑料通量并不守恒。

在潮間帶，紅樹林生態系統因其高生物量的特點，能有效降低潮流流速，利于MPs沉降，是微塑料重要的“匯”；但極端氣象事件（如臺風和風暴潮等）引發的強烈水力擾動，可能導致沉積物MPs再懸浮進入水體，使紅樹林轉變為“源”。現有研究多關注紅樹林沉積物MPs的水平分布特征，對垂向分布特征、紅樹植物截留效率、MPs再懸浮的水動力臨界條件及選擇性特征等關鍵信息仍缺乏充分理解，MPs“源-匯”轉換機制尚不明確。

在此背景下，本研究旨在探究以下科學問題：（1）紅樹植物對漂浮MPs起到何種截留作用？不同植物類型是否有差異？（2）紅樹林沉積物MPs發生再懸浮需要何種臨界條件？不同特征（形狀、尺寸和密度）的MPs是否有選擇性？

2. 再懸浮試驗裝置

本研究的再懸浮模擬試驗依托于改進的EROMES侵蝕系統：由內徑15 cm的侵蝕管、擾流板和攪拌器組成。在距沉積物-水界面上7.5 cm處設旋轉螺旋槳，利用內設擾流板減小旋流，使沉積物受到均勻的切應力而再懸浮。根據濁度突變點得到石英砂再懸浮的閾值轉速，結合經驗公式計算其臨界切應力，校正水底切應力對轉速的響應關系。本研究使用EROMES系統，定量解析了沉積物微塑料再懸浮的臨界切應力，是該裝置在微塑料動力學研究的首次嘗試。

3. 主要研究成果

（1）MPs分布特征：沉積物MPs豐度從光灘（No?vegetation，NV）至紅樹林顯著遞增，其中老鼠簕（Acanthus ilicifolius，AI）樣帶富集指數（5.24 ± 2.55）最高；地表水中MPs豐度同樣呈現陸向遞增趨勢，并且在臺風“摩羯”影響的極端水動力條件下觀測到更高的MPs豐度（升高1.84~2.82倍）。

（2）MPs組成特征：沉積物和地表水中的MPs形狀均以纖維為主，其次是薄膜和碎片，泡沫最少；透明MPs出現的頻率高于其他顏色；500~1000 μm尺寸的MPs占比最高；聚合物類型主要以低密度的PE、PP和PE-PP成分為主，而在極端水動力條件下觀測到更高的PMMA材質MPs（占比升高5倍）；此外，紅樹林樣帶MPs多樣性指數高于無植被光灘。

（3）紅樹植物對MPs的截留作用：在一般水動力條件下，老鼠簕對漂浮MPs的截留率達到40 ±?8%，而無瓣海桑（Sonneratia apetala，SA）未能有效截留MPs（?56 ± 44%）；在極端水動力條件下，老鼠簕和無瓣海桑對MPs均無截留作用（SA：?179 ± 147%；AI：?44 ± 14%），證明紅樹林沉積物成為水體漂浮MPs的重要來源。

（4）MPs的再懸浮動態：相較于光灘（水底臨界切應力：0.021 N/m2），紅樹林沉積物抵抗MPs再懸浮的能力更強（AI：0.024 N/m2；SA：0.023 N/m2）；此外，MPs再懸浮亦受其理化性質的影響，中尺寸、纖維狀和低密度是MPs再懸浮高度敏感的性狀。

4. 研究結論

根據野外觀測和室內試驗收集的證據鏈，本研究得到以下核心結論：紅樹林通過植物攔截和輻射屏蔽效應，成為MPs的長期“匯”，顯著富集MPs并改變其組成特征（顏色）；但臺風引發的極端水力條件會驅動沉積物MPs再懸浮，使紅樹林轉變為不可忽視的“二次”污染源。研究結果為潮間帶生態系統中MPs的環境行為提供了量化證據，明確了纖維狀MPs作為再懸浮響應指標的潛力，為極端水文條件下MPs污染風險評估提供了科學依據。

相關成果以“New insights into sink-source dynamics of mangrove for microplastics: Quantitative evidences from field observation and resuspension simulation”為題發表在中科院一區TOP期刊Journal of Hazardous Materials（《危險材料雜志》）（IF?= 12.4）。中國科學院華南植物園博士后李睿為論文第一作者，高磊副研究員為通訊作者。研究得到國家自然科學基金和廣東省自然科學基金資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.140590