微塑料作为环境中的持久性污染物，导致水域生态风险日益加剧。对于已经进入水体中的微塑料，现有的物理、化学和生物修复方法因环境风险、高成本和低效率等问题难以大规模应用于自然水域微塑料修复。而滤食性生物能够大量摄入环境中的微塑料，将微塑料和未被消化的物质一起以粪便或假粪的形式排出体外，形成生物沉积物进而导致微塑料的快速沉降，这一过程可以被定义为生物塑料泵。

研究团队利用自主研发的原位生物沉积物捕集器，定量揭示了真海鞘、长牡蛎、栉孔扇贝和菲律宾蛤仔等典型滤食性生物对微塑料垂直迁移的重要作用（图1）。研究结果表明滤食性生物对促进微塑料沉降具有重要的作用，特别是显着增加了小粒径（<1000 μm）和低密度（密度小于海水）微塑料的沉积。进一步对比各生物对于微塑料的生物沉积能力，发现栉孔扇贝的微塑料生物沉积速率最高（图2）。

图1 基于野外原位试验定量揭示不同滤食性生物对微塑料的沉积作用

图2 不同滤食性生物的微塑料生物沉积速率的比较

研究发现，滤食性生物的生物塑料泵作用可以将表层水体中的微塑料聚集到生物沉积物中，并且这些生物沉积物是可以被收集和去除的，这在一定程度上减少了水体中的微塑料含量，进而改善水质环境。在此基础上提出了基于滤食性生物微塑料泵的高效、生态安全和低成本的微塑料修复方法（图3），为典型海湾等自然水域环境中微塑料修复与治理提供关键科技支撑。

图3 利用滤食性生物的生物微塑料泵机制进行微塑料生物修复概念图

相关论文第一作者为中国科学院海洋研究所博士研究生孟柳江，通讯作者为孙晓霞研究员。该研究得到了国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技项目、中国科学院国际科学伙伴计划等项目联合资助。

论文信息：

Meng, L., Sun, X., Li, Q., Zheng, S., Liang, J., Zhao, C., 2024. Quantification of the vertical transport of microplastics by biodeposition of typical mariculture filter-feeding organisms. Science of The Total Environment 908, 168226. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.168226.

Meng, L., Sun, X., Zheng, S., 2024. The potential of biodeposition by filter-feeding organisms for microplastic remediation in natural waters. Science Bulletin 69, 2319–2322. https://doi.org/10.1016/j.scib.2024.05.041.