《Regional Studies in Marine Science》：When shelter is not a refuge: reporting microplastic abundance in European (France)
Sabellaria alveolata reef ecosystems.
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本研究针对微塑料（MPs）在温带生物成因礁生态系统中的污染威胁，评估了法国大西洋沿岸Champeaux和Douarnenez两处Sabellaria alveolata生物礁及其周边沉积物中的MPs丰度与分布。结果显示，MPs普遍存在，平均浓度为0.81-1.73 items g?1，纤维形态占主导（95%）。研究发现生物礁的MP累积模式具有高度情景依赖性，受局部水动力和礁体结构调控，大型稳定礁体可成为MPs的长期汇，增加了栖息生物的暴露风险。这项研究首次量化了此类生物礁在沿海塑料动态中的作用，对理解MPs污染在重要海岸栖息地中的生态影响具有重要意义。
在法国风光旖旎的大西洋海岸，潮起潮落之间，隐藏着一种由微小“工程师”创造的宏伟建筑——沙蚕Sabellaria alveolata构筑的生物礁。这些海洋多毛类蠕虫能够用沙子、碎屑和自己的粘液，建造出高达两米、绵延数公顷的坚固三维结构。这些生物礁不仅是众多海洋生物躲避天敌、繁衍后代的“堡垒”，还能有效保护海岸线，抵御海浪的侵蚀。然而，在现代海洋中，一场“隐形”的污染风暴——微塑料（MPs）污染——正悄然而至。这些尺寸小于5毫米的塑料碎片，从我们日常使用的纺织品、包装袋等物品中源源不断地产生，最终通过各种途径汇入海洋，遍布从深海到海岸的各个角落。海岸带作为陆地和海洋的交界，尤其容易积聚这些污染物。那么，当微塑料的洪流遭遇由沙粒“胶水”粘合而成的生物礁时，会发生什么？这些为无数生物提供庇护的“避难所”，是否会不自觉地变成捕获和累积微塑料的“陷阱”？为了回答这些问题，来自意大利帕维亚大学的研究团队Giusto Lo Bue等人，将目光投向了法国诺曼底和布列塔尼海岸的两处标志性Sabellaria alveolata生物礁。
为了探究微塑料在Sabellaria alveolata生物礁中的分布与累积机制，研究人员于2024年4月在法国大西洋沿岸的两个典型地点——位于圣米歇尔湾的Champeaux和位于Douarnenez湾的同名地点——开展了系统性的采样工作。在每个地点，他们精心设计了采样方案，分别从生物礁结构内部（通过钻取岩心，分表层0-5 cm和深层10-15 cm）以及周边海底沉积物（分近礁区≤ 100 m和远礁区≥ 100 m）采集了样本，旨在比较礁体与周围环境的MPs污染状况，并评估礁体结构、深度（时间）以及空间距离对MPs积累的影响。所有样本经过干燥、过氧化氢（H2O2）消化去除有机质后，采用高密度碘化钠（NaI）溶液进行密度分离，以提取包括高密度聚合物在内的MPs。提取物经真空过滤后，在体视显微镜下进行MPs的视觉鉴定、计数和形态分类（如纤维、碎片），并利用紫外光（UV）和热针测试辅助识别。此外，研究还对部分样本进行了显微拉曼光谱（μ-Raman）分析，以确定MPs的聚合物化学组成。在数据处理方面，研究运用了置换多元方差分析（PERMANOVA）、非度量多维尺度分析（nMDS）以及曼特尔检验（Mantel test）等多种统计方法，以检验不同地点、底质和区域间MPs丰度与组成的差异，并探究MPs群落组成与地理距离之间的空间自相关性。
3.1. 生物礁和海底沉积物中的MPs丰度
研究结果显示，MPs在所有样本中均有检出，但其丰度在不同地点、底质和区域间存在显著差异。统计分析揭示了一个显著的三因素交互作用，表明MPs的累积模式高度依赖于具体的地点、底质类型和采样区域的组合。
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地点间的差异：在Champeaux站点，生物礁深层岩心（10-15 cm）的MPs总丰度显著高于表层岩心（0-5 cm），意味着在这个更大、更稳定的古老礁体中，MPs随时间在深层出现了积累。相比之下，在礁体规模较小、动态性更强的Douarnenez站点，生物礁表层和深层的MPs丰度没有显著差异。
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礁体与沉积物的比较：在两个站点，靠近生物礁的沉积物（SN）中的MPs丰度均显著高于远离礁体的沉积物（SF）。然而，在整体上，生物礁样品与沉积物样品之间的平均MPs丰度并未呈现统计学上的显著差异。
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形态与组成：在所有检出的MPs中，纤维占据了绝对主导地位，比例高达95%，而碎片仅占5%。值得注意的是，碎片几乎只富集在生物礁内部，尤其是在Champeaux站点的礁体深层。
3.2. 生物礁和滨岸沉积物中MPs的μ-Raman表征
通过显微拉曼光谱的化学表征，研究进一步揭示了两个站点MPs聚合物组成的显著差异。
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尺寸分布：在两个站点，MPs的丰度均与颗粒尺寸呈反比关系，即尺寸越小的MPs数量越多，其中63–125 μm的尺寸级占比最高。
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聚合物组成：两个站点的MPs化学指纹截然不同。Douarnenez站点的MPs以富含颜料和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的颗粒为主，同时含有显著的聚丙烯（PP）。而Champeaux站点的MPs则以二氧化钛（TiO2）和聚苯乙烯（PS）为主导，并含有少量聚二甲基硅氧烷（PDMS）。聚乙烯（PE）在两个站点均有检出，但其定量常受到方法检出限（LOD）的限制。此外，两个站点均有大量颗粒因荧光干扰、色素掩盖、环境风化或纤维形态等因素，未能被成功识别（标记为“未识别”）。
4. 讨论
本研究的关键发现在于，Sabellaria alveolata生物礁作为MPs“陷阱”的角色是高度“情景依赖”的，主要受局部环境条件和礁体自身结构特性的复杂交互作用所调控。
在Champeaux，巨大而稳定的礁体结构，结合当地的强潮汐水动力，似乎更有利于MPs（尤其是碎片）在礁体内部，特别是在其深层、更古老的部分被捕获和长期保存。这使得该生物礁起到了一个“地层档案”或“长期汇”的作用，不断累积历史输入中的MPs。相反，在Douarnenez，规模较小、更具动态性的礁体，以及受半封闭海湾复杂水动力影响的沉积物运移模式，导致MPs在礁体内部及周围沉积物中的分布更为均匀，未形成显著的垂向积累梯度。
空间统计分析（曼特尔检验）进一步证实，MPs群落的组成在两个站点均存在显著的空间自相关，即地理距离越近的采样点，其MPs组成越相似。这种“距离衰减”关系在排除了采样设计本身的影响后依然存在，表明生物礁及其周围环境自身组织并形成了一个MPs污染的空间梯度。
尽管两个站点的沉积物粒度（从Douarnenez的细沙到Champeaux的粗沙砾石）差异巨大，但粒度参数并不能解释观察到的MPs积累模式。这暗示，在生物礁这个局部尺度上，是礁体三维结构对水动力的改变及其物理截留能力，而非沉积物颗粒本身的特性，是控制MPs分布的主要驱动力。
5. 结论
这项研究首次系统评估并揭示了微塑料在法国潮滩Sabellaria alveolata生物礁生态系统中的污染状况与累积机制。研究表明，这些重要的生物成因结构在沿海塑料动态中扮演着复杂而关键的角色：它们不仅是生物多样性热点和海岸防护者，在某些条件下（如大型稳定礁体），也会成为微塑料的“长期汇”。生物礁累积MPs的模式并非一成不变，而是强烈依赖于局部水动力环境和礁体自身的结构与动态。其中，纤维是绝对主导的污染物形态。
这一发现具有重要的生态学意义与管理启示。一方面，高丰度的MPs，尤其是在礁体深层（ worms可能退避的区域）的积累，对建礁生物及其庞大的共生生物群落构成了潜在的额外威胁。另一方面，这些充当“塑料储存库”的礁体，一旦因自然侵蚀或人为活动（如踩踏、破坏性捕捞）而物理性破坏，则可能转化为次级污染源，重新释放其封存的MPs，造成未知的生态后果。
因此，保护此类生物礁的物理完整性，对于防止其累积的MPs再次进入环境循环至关重要。未来的研究需要进一步聚焦于特定塑料聚合物或形态（如纤维）对沙蚕建礁活动及其礁体群落的具体生物影响，以准确评估其真实的生态风险，并为海岸带生态系统的保护与管理提供科学依据。本研究也指出了当前自动化拉曼光谱在分析复杂环境样品中MPs时面临的挑战（如高比例的“未识别”颗粒），强调了方法学持续优化的必要性。
