中国科学院华南植物园全球变化生态学研究团队近期在Journal of Hazardous Materials上发表最新研究成果，提供了红树林生态系统微塑料（Microplastics，MPs）源-汇动态的新视角。结合野外样地观测和室内再悬浮模拟试验，研究发现红树植物组织可通过物理拦截作用促进MPs沉积，但是极端天气（台风）引发的剧烈水力扰动会导致沉积物MPs再悬浮（临界切应力约为0.024 N/m2），致使红树林转变为“二次”污染源。本研究为红树林中微塑料的“源-汇”动态提供了量化证据，有望加深对潮间带生态系统中微塑料环境行为的全面理解。
1. 研究背景引出的科学问题
环境中的MPs（直径小于5 mm）主要来源于高分子聚合物塑料产品的破碎和分解，因威胁人体健康和生态系统安全而成为全球共同关注的一种新污染物。由于工农业和生活所需，塑料产品的产量从1950年的200万吨激增至2019年的4.6亿吨。然而，对于废弃塑料产品回收处置的不足，使得大量塑料（包括MPs）进入河流并最终汇入海洋。由于河口海岸带有效阻滞了微塑料的迁移过程，导致输入河流和从河流入海之间的微塑料通量并不守恒。
在潮间带，红树林生态系统因其高生物量的特点，能有效降低潮流流速，利于MPs沉降，是微塑料重要的“汇”；但极端气象事件（如台风和风暴潮等）引发的强烈水力扰动，可能导致沉积物MPs再悬浮进入水体，使红树林转变为“源”。现有研究多关注红树林沉积物MPs的水平分布特征，对垂向分布特征、红树植物截留效率、MPs再悬浮的水动力临界条件及选择性特征等关键信息仍缺乏充分理解，MPs“源-汇”转换机制尚不明确。
在此背景下，本研究旨在探究以下科学问题：（1）红树植物对漂浮MPs起到何种截留作用？不同植物类型是否有差异？（2）红树林沉积物MPs发生再悬浮需要何种临界条件？不同特征（形状、尺寸和密度）的MPs是否有选择性？
2. 再悬浮试验装置
本研究的再悬浮模拟试验依托于改进的EROMES侵蚀系统：由内径15 cm的侵蚀管、扰流板和搅拌器组成。在距沉积物-水界面上7.5 cm处设旋转螺旋桨，利用内设扰流板减小旋流，使沉积物受到均匀的切应力而再悬浮。根据浊度突变点得到石英砂再悬浮的阈值转速，结合经验公式计算其临界切应力，校正水底切应力对转速的响应关系。本研究使用EROMES系统，定量解析了沉积物微塑料再悬浮的临界切应力，是该装置在微塑料动力学研究的首次尝试。
3. 主要研究成果
（1）MPs分布特征：沉积物MPs丰度从光滩（No vegetation，NV）至红树林显著递增，其中老鼠簕（Acanthus ilicifolius，AI）样带富集指数（5.24 ± 2.55）最高；地表水中MPs丰度同样呈现陆向递增趋势，并且在台风“摩羯”影响的极端水动力条件下观测到更高的MPs丰度（升高1.84~2.82倍）。
（2）MPs组成特征：沉积物和地表水中的MPs形状均以纤维为主，其次是薄膜和碎片，泡沫最少；透明MPs出现的频率高于其他颜色；500~1000 μm尺寸的MPs占比最高；聚合物类型主要以低密度的PE、PP和PE-PP成分为主，而在极端水动力条件下观测到更高的PMMA材质MPs（占比升高5倍）；此外，红树林样带MPs多样性指数高于无植被光滩。
（3）红树植物对MPs的截留作用：在一般水动力条件下，老鼠簕对漂浮MPs的截留率达到40 ± 8%，而无瓣海桑（Sonneratia apetala，SA）未能有效截留MPs（−56 ± 44%）；在极端水动力条件下，老鼠簕和无瓣海桑对MPs均无截留作用（SA：−179 ± 147%；AI：−44 ± 14%），证明红树林沉积物成为水体漂浮MPs的重要来源。
（4）MPs的再悬浮动态：相较于光滩（水底临界切应力：0.021 N/m2），红树林沉积物抵抗MPs再悬浮的能力更强（AI：0.024 N/m²；SA：0.023 N/m²）；此外，MPs再悬浮亦受其理化性质的影响，中尺寸、纤维状和低密度是MPs再悬浮高度敏感的性状。
4. 研究结论
根据野外观测和室内试验收集的证据链，本研究得到以下核心结论：红树林通过植物拦截和辐射屏蔽效应，成为MPs的长期“汇”，显著富集MPs并改变其组成特征（颜色）；但台风引发的极端水力条件会驱动沉积物MPs再悬浮，使红树林转变为不可忽视的“二次”污染源。研究结果为潮间带生态系统中MPs的环境行为提供了量化证据，明确了纤维状MPs作为再悬浮响应指标的潜力，为极端水文条件下MPs污染风险评估提供了科学依据。
相关成果以“New insights into sink-source dynamics of mangrove for microplastics: Quantitative evidences from field observation and resuspension simulation”为题发表在中科院一区TOP期刊Journal of Hazardous Materials（《危险材料杂志》）（IF = 12.4）。中国科学院华南植物园博士后李睿为论文第一作者，高磊副研究员为通讯作者。研究得到国家自然科学基金和广东省自然科学基金资助。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.140590
