冰藻与海冰中微塑料的相互作用
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专业团队发表了有关冰藻Fragillariopsis cylindrus与海冰中微塑料相互作用的研究。结果发现冰藻和微塑料珠之间能够相互作用，且海藻的存在会影响微塑料珠的粘附数量。这表明冰藻产生的胞外聚合物在微塑料的表面结合性能中起着重要作用。
科学家们在努力寻找减少塑料污染的有效方法，而冰藻和微塑料的相互作用这一点可以作为塑料管控的一条措施，这对我们目前的环境安全有着非常重要的意义。
详细情况请关注下文
海洋塑料污染是全球海洋学家持续关注的重大问题。尽管南极环流被认为是阻挡漂浮颗粒的屏障，但最近已有研究证明，整个南极大陆都有塑料检出。塑料垃圾包括大的、可见的颗粒，也包括小的微塑料。尽管微塑料污染与宏观塑料污染相比不可见，但人们越来越关注微塑料对生态系统和人类健康的影响。评估微塑料对极地生态系统的影响，了解它们在成冰过程中的行为以及与生活在海冰上的生物之间可能存在的相互作用十分必要。
来自新西兰和德国的研究团队近期发表了一项关于冰藻Fragillariopsis cylindrus与海冰中微塑料相互作用的研究。Fragillariopsis cylindrus是北极和南极海冰群落中数量最丰富的海冰藻之一。研究者假设微塑料与海冰硅藻之间的相互作用将影响聚苯乙烯微珠进入海冰。为了验证这一假设，进行了三组孵育实验，分别观察了在海水中、在海冰中以及在海冰形成过程中冰藻F. cylindrus与聚苯乙烯微珠之间的可能的相互作用。
通过第一组实验，研究者发现微塑料的存在对冰藻的生长没有影响(图1)。无论是否与微塑料共同孵育，F. cylindrus的生长速率均为0.28。然而，冰藻的存在却显著影响附着在容器壁上的微塑料珠的百分比。与藻类一起孵育时，有78-95%的微珠仍留在溶液中，而没有藻类一起孵育时，则有59-75%的微珠留存在溶液中。在实验的第10天之后，与藻类一起孵育的微塑料颗粒粘附在容器壁上的数量明显少于没有藻类孵育的微塑料颗粒（图1)。
图1 无冰条件下冰藻的生长及塑料微珠的百分比
在第二组实验中，研究者研究了冰藻和微塑料珠在现存冰块中的定植情况。藻类的存在对水和冰中微珠的百分比没有显著影响(图2)。在没有藻类存在的情况下，水中平均发现77%的游离微塑料珠，在冰中发现23%。在有藻类存在的情况下，水中平均发现80%的游离微塑料株，而冰中发现了20%。但与藻类一起孵育时，壁结珠的比例平均比未孵育时高31%。这与第一组不加冰的实验结果相反。虽然冰藻的存在对冰中微塑料的相对数量没有显著影响，但微塑料的存在却影响了冰藻细胞在冰上的定植。当与微塑料一起培养时，在冰下的水中发现了更多的藻类（平均为94%），而没有微塑料时，水中的冰藻为69%。
图2 冰块定植实验
第三组实验研究了在海冰形成过程中冰藻细胞和微塑料珠的定植。藻类的存在对水和冰中微塑料的百分比没有显著影响(图3)。在没有藻类存在的情况下，在水中平均发现了51%的游离微塑料珠，而在冰中发现了49%。在藻类存在的情况下，在水中平均发现了53%的游离微塑料，在冰中发现了47%。然而，与海藻共同孵育相比，单独孵育时壁粘微塑料的比例明显更高(30%)。这与不加冰实验中观察到的趋势相同(图1)。微塑料的存在对冰形成过程中冰藻细胞对冰的定植没有显著影响。在没有微塑料的情况下，平均有83%的细胞在水中，17%在冰中，而与微塑料珠一起培养时，在水中和冰中的冰藻细胞分别有76%和24%(图3)。以上结果虽然没有发现任何证据表明冰藻增加了微塑料进入海冰的速度，但该研究发现了冰藻和微塑料珠之间相互作用的迹象，且发现海藻的存在会影响粘在容器壁上的微塑料珠的数量。这表明冰藻产生的胞外聚合物在微塑料的表面结合性能中起着重要作用。
图3 成冰作用实验
该研究的另一个有趣的结果是观察到了微塑料的数量与海冰的盐度之间的相关性。在第二，三两组实验结束后，研究者测定了冰下水以及融化的冰的盐度。第三组实验由于结冰，水的盐度增加。研究者发现，盐度与冰下水和冰中的微塑料含量有很强的相关性。随着盐度从34增加到70以上，水中游离塑料微珠的相对含量从96%下降到50%。同时，研究人员观察到，随着盐度的增加，冰中微珠的相对数量增加。盐度在20左右时，冰中塑料微珠相对丰度最高，约为50%；盐度在10左右时，相对丰度最低，约为10%。这表明，直径为0.5µm的微塑料珠类似于一种被动示踪剂，可以很容易地被纳入海冰基质。在形成冰的过程中，微塑料颗粒不会被排斥，就像可以溶解在海水中的盐。
参考文献：
Hoffmann L, Eggers SL, Allhusen E, Katlein C, Peeken I. Interactions between the ice algae Fragillariopsis cylindrus and microplastics in sea ice. Environ Int. 2020 Jun;139:105697. doi: 10.1016/j.envint.2020.105697. Epub 2020 Apr 22. PMID: 32334123.
供稿：姜威
编辑：张彤 徐娅 李晓萌
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