淡水沉積物中的微塑料影響主要生物擾動者在生態系統功能中的作用

微塑料是指直徑小于5毫米的塑料顆粒，它們主要來源于塑料制品的磨損、降解和破碎，對環境和生態系統產生了不容忽視的影響。

微塑料廣泛分布在河流、湖泊、海洋等水體中，對水環境會造成污染，也可被水生生物攝取，進而在食物鏈中傳遞，最終影響到人類健康。此外，微塑料還可能影響浮游動物的攝食、生長和繁殖，從而影響整個生態系統的功能。

針對微塑料是否會影響生物擾動活動，國外的一組團隊展開了研究。

淡水沉積物中的微塑料影響主要生物擾動者在生態系統功能中的作用
 

微塑料（粒徑≤5mm）是塑料廢物中的一部分，會通過沿海徑流和河流進入到海洋。根據其密度差異，或漂浮在水中或進入沉積物中。沉積物-水界面是水中生物主要活動區，通過生物地球化學過程在生態系統功能中發揮著重要作用。這些生物地球化學過程主要由微生物活動驅動，而底棲無脊椎動物生物擾動作用明顯，可憑借進食、排泄、推土、掘穴以及建造洞穴、土堆和坑等行為影響各界面間的養分動態及微生物過程。但目前尚不清楚微塑料的存在是否會影響生物擾動者在沉積物中的生理和活動。
 

基于此，為填補研究空白，國外的一組研究團隊在法國東南部Lone des Pêcheurs河床收集沉積物，過篩后，于-20℃儲存以殺死微生物。然后測量了沉積物樣品的顆粒物粒徑分布、總有機碳（TOC）和總氮含量（TN）。將沉積物和微塑料在玻璃瓶中混合以形成4個微塑料濃度（0 顆粒物/kg沉積物干物質（對照）；700 顆粒物/kg沉積物干物質（低）；7000 顆粒物/kg沉積物干物質（中）；70000 顆粒物/kg沉積物干物質（高））。水絲蚓在淡水底棲生物棲息地的生物地球化學和生態學中具有關鍵作用，選擇其作為生物擾動者進行研究。試驗共8個處理（4個微塑料濃度×有無水絲蚓），5次重復。沉積物和微塑料混合一周后轉移到2L玻璃培養瓶中，然后上覆10 cm合成淡水，將180個長度為1-3 cm的水絲蚓放入培養瓶中，進行77天培養試驗。在試驗最后4周，分析了水絲蚓的生物擾動活動（沉積物重建和生物灌溉）和地球化學過程（CO₂、CH₄（Picarro G2201-i同位素和氣體濃度分析儀）和養分通量）。試驗結束時（77天），確定每種處理下水絲蚓的存活率，并將其分成兩部分，一部分用來評估其生理狀態（能量儲存和氧化應激），另一部分用來確定水絲蚓攝入的微塑料數量。旨在評估微塑料對水絲蚓及生態系統服務功能的影響。

實驗期間不同天數所分析參數示意圖。

【結果】

其中一個培養瓶中CH₄（A）、CO₂（B）、N-NO₃^-（C）、N-NO₂^-（D）、N-NH₄^＋（E）和P-PO43-（F）濃度時間變化示例。
 

水柱中測量的CO₂（A）和N-NOx（N-NO₃⁻+ N-NO₂⁻）通量（B）。

【結論】

雖然沒有死亡，但在暴露于中等微塑料濃度（7000 顆粒物/kg沉積物干物質）后，水絲蚓對氧化應激有顯著反應。與此同時，通過沉積物重建能力和促進沉積物-水界面的水交換通量進行評估，發現水絲蚓生物擾動活動減少。因此，在微塑料存在的情況下，水絲蚓對有機質礦化和養分通量的貢獻顯著降低。該研究表明，環境中的微塑料濃度通過減少水絲蚓的生物擾動活動，對沉積物-水界面的生物地球化學過程產生影響。

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