特拉維夫大學的一項新研究發現了有關微塑料顆粒在海洋食物網中傳播的令人震驚的發現。近年來，大量研究探討了海洋動物，更具體地說，濾食性生物攝入不可降解的微塑料顆粒的危險。
在當前的研究中，研究小組試圖了解濾食性生物的生物過濾如何影響其環境中的微塑料。研究結果表明，這些顆粒通過海洋動物的糞便排出，導致它們在海洋環境中無法被識別為塑料，但可能是其他適合食用的有機物。
此外，糞便中微塑料的存在會影響糞便的擴散，從而導致糞便和塑料顆粒的積累。這可能會增加海底的碳和氮含量，並導致藻類大量繁殖，對海洋食物網的平衡產生重大影響。
該研究由博士進行。懷斯生命科學學院動物學院的學生 Eden Harel、動物學院和斯坦哈特自然歷史博物館的 Noa Shenkar 教授、機械工程學院和波特環境與地球科學學院的 Ines Zucker 教授均來自特拉維夫大學。該研究發表在期刊上化學球.
Shenkar教授解釋說：“大約十年前，當人們對海洋環境中的塑料污染問題的認識開始增強時，許多研究人員專注於確定微塑料顆粒的位置和規模。最近，研究重點已轉向微塑料造成的影響和損害。然而，該領域的許多實驗都是使用乾淨的、購買的塑料進行的，而在海洋中，塑料顆粒會受到廣泛的影響和污染物。
“我們的目的是研究塑料在通過海洋生物的消化系統後是否會發生變化以及如何變化，以及這個過程如何影響塑料的存在及其對其他生物的可用性。”
進行實驗的特拉維夫大學實驗室。 ©伊登·哈雷爾。
研究人員在實驗室中創建了一個實驗系統，模擬含有海鞘的海水，海鞘是一種海洋動物，它們通過高效、無差別地過濾水中的微小顆粒來進食。他們將海鞘暴露於兩種類型的塑料顆粒中：廣泛使用的傳統聚苯乙烯（PS）和作為可生物降解的環保生物塑料銷售的聚乳酸（PLA）。
然後，他們在四個時間間隔檢查了海鞘的過濾過程對水中塑料顆粒濃度和分佈的影響：暴露時、兩小時後（當海鞘過濾完所有可用的水並攝入微塑料顆粒時）、24小時後和48小時後（消化並將糞便排泄到水中後）。
研究結果表明，經過兩個小時的過濾後，大約 90% 的聚苯乙烯顆粒從水中被去除，但所有顆粒在通過消化系統後 48 小時後又回到水中。相比之下，水中 PLA 顆粒的濃度顯著下降，並在 48 小時內保持較低水平，較大的 PLA 顆粒可能在消化過程中分解，並以較小的、無法檢測到的納米尺寸顆粒返回到水中。
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在研究的第二階段，研究人員檢查了被過濾、消化並排回水柱的微塑料顆粒發生了什麼。為此，他們從海鞘的糞便中分離出微塑料顆粒，並使用拉曼光譜儀對其進行分析，拉曼光譜儀是一種先進的設備，可通過散射激光束來識別材料的化學成分。
Harel 解釋說：“我們發現靈敏的光譜裝置根本無法識別出該材料是塑料，而是將顆粒識別為另一種類型的有機材料。我們的研究結果表明，微塑料顆粒是從海鞘的消化系統中排出的，上面覆蓋著糞便層，海洋環境很可能也將這些顆粒識別為這種有機材料。”
“由於許多海洋動物以糞便為食，它們很可能攝入改變了特性的塑料，將其識別為食物。通過這種方式，它們也接觸到微塑料，並將其進一步傳播到海洋食物網中。糞便塗層可能作為細菌定植的基質，並增加塑料顆粒上重金屬和殘留有機物質（如抗生素）等污染物的粘附和積累。”
研究人員分析了海洋動物的分泌物。 ©伊登·哈雷爾
Zucker教授補充道：“這種現像也會影響到以‘可生物降解’為名銷售的生物塑料：除非滿足其完全分解的條件，否則它們仍會以顆粒污染物的形式存在，並在通過消化系統時改變其特性。正如本研究所調查的那樣，塑料顆粒在環境中經歷的許多轉變——從風化到消化過程——使它們成為食物網中污染物和疾病的載體。”
在研究的第三階段，研究人員研究了相反的影響：微塑料顆粒如何影響糞便，糞便是一種在海洋生態中發揮重要作用的有機物質。
Harel 解釋說：“我們發現塑料改變了糞便的重要物理特性。正常糞便在水體中下沉非常緩慢，成為沿途許多生物體的食物。相比之下，含有微塑料顆粒的糞便會迅速沉入海底。這從水體中去除了重要的營養源。
“此外，更快的下沉速度減少了糞便的分散，導致糞便和塑料顆粒在動物棲息地附近堆積。這種堆積會增加海底的碳和氮含量，並引發藻華，這是微塑料對海洋食物網平衡的另一個重大影響。”
研究人員總結道：“在這項研究中，我們發現了濾食動物對其環境和海洋食物網中微塑料顆粒特徵的影響的重要方面。最令人震驚的結論是微塑料問題比最初想像的要復雜得多。
“海洋環境中的塑料污染有許多意想不到的維度，而且其複雜性不斷增加。有時，我們和環境甚至都無法識別它是塑料。隨著時間的推移，塑料繼續危害越來越多的海洋生態系統。開發新技術來減輕這種危險現像是我們的責任。”
更多信息：
Eden Harel 等人，海鞘生物過濾對水柱中微塑料成分的影響，化學球(2024).DOI：10.1016/j.chemosphere.2024.143589
引文:
海洋動物消耗微塑料顆粒並將其通過糞便排出，對海洋環境構成風險 (2025年1月15日)
