近日，我院卢豪良教授团队在滨海湿地新污染物微塑料迁移机制研究取得新进展，相关成果以 “High salinity restrains microplastic transport and increases the risk of pollution in coastal wetlands”为题，发表于国际期刊《Water Research》。该研究采用荧光标记法，结合X射线光电子能谱、原位微计算机断层扫描（micro-CT）和三维（3D）微裂缝重建等先进技术，深入探讨了聚酰胺（Polyamide）为代表的微塑料（MPs）在多孔介质中的迁移行为。通过分析孔隙水的理化性质、多孔介质的元素组成和孔隙结构变化，揭示了MPs在不同盐度环境的迁移机制。研究结果为MPs在滨海湿地水-土系统中的迁移提供了新的视角，凸显了盐度对MPs归趋的深远影响，并强调在全球气候变化背景下优先管理河口MPs风险的必要性。

研究背景

微塑料污染已经引起全球广泛关注，滨海湿地作为连接海洋与陆地的重要生态系统，是MPs的陆海迁移的重要缓冲带（图1）。研究发现，湿地土壤中MPs的丰度远高于水体和沙滩，MPs的沉积改变了土壤物理化学特性及微生物群落分布。MPs通过垂直和水平迁移扩散，进一步加剧环境污染，其迁移行为受MPs的形态、湿地环境条件及多孔介质结构的影响。全球气候变化引发的海水入侵可能对河口区MPs的迁移能力产生影响。因此，深入研究MPs在滨海湿地土-水系统中的迁移机制，对评估其生态风险及污染管控至关重要。

图1 滨海湿地微塑料迁移影响示例

研究结果

聚酰胺微塑料在不同类型的滨海湿地土壤中的迁移能力表现出随土壤类型而变化的趋势（图2）。这种差异归因于湿地土壤中复杂的物理化学性质、孔隙结构以及丰富的附着位点。此外，沉积在湿地土壤中的MPs，尤其是微/纳米级颗粒，在流体动力作用下更易被再次释放（图3）。这种再释放过程显著增加了MPs进入水生环境的潜在风险，尤其是在潮汐或降雨等外力的作用下。

图2 微塑料在多孔介质中的穿透曲线（a-c）及两种原始土壤的表面化学性质分析（d-i）

图3 迁移柱出水的SEM形态（a-f）和化学性质（g-i）

盐度递变是滨海河口湿地的典型特征，显著影响土壤孔隙水的物理化学性质。盐度的增加导致了湿地土壤孔隙结构的显著变化，表现为平均孔径的减小和结构的收缩（图4-5），盐度也改变了土壤电位，影响了土壤孔隙的连通性，抑制了MPs的纵向迁移能力。盐度在影响MPs垂直迁移中起着关键作用，高盐度限制MPs的迁移，增加了环境污染风险。这为理解滨海湿地尤其河口区盐度变化梯度下MPs的迁移行为提供了新视角。

图4 多孔介质孔隙结构3D可视化

图5 0PSU(a)和35PSU(b)土壤迁移柱孔径分布

研究团队及资助

我院博士研究生张晓婷为论文第一作者，卢豪良教授为通讯作者。共同作者还包括我院博士研究生苏曼琳、硕士研究生沈展艺、吴建勇，郑琳柯、我院谢敏伟副教授、洪华龙助理教授、厦门大学医学院黄霄红高级工程师。论文得到国家自然科学基金项目(42076168, 42077386)，福建省自然科学基金(2021J01047)，以及中央高校基本科研基金(20720240090）的资助。

拓展阅读

研究团队通过室内培养实验结合多种表征手段联合微生物分析，探究了沉积在滨海湿地中的塑料表面铁氧化物负载特征及驱动因子，揭示了铁氧化物增强塑料对重金属的吸附，为滨海湿地界面行为和潜在的生态效应提供新的视角。

X. Zhang, L. Lin, H. Li, S. Liu, S. Tang, B. Yuan, H. Hong, M. Su, J. Liu, C. Yan, H. Lu*, Iron plaque formation and its influences on the properties of polyethylene plastic surfaces in coastal wetlands: Abiotic factors and bacterial community, Journal of Hazardous Materials, 461 (2024) 132585. 

https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.132585.

文、图 | 张晓婷

责任编辑 | 卢豪良

排版 | 吴晓倩