《Marine Pollution Bulletin》：Rapid spatiotemporal monitoring of beach microplastics in the Galápagos Islands
编辑推荐：
本研究针对偏远岛屿微塑料监测难题，创新性结合公民科学与便携式近红外光谱仪（PlasTell），在加拉帕戈斯群岛Tortuga湾开展长达6年的海滩微塑料（>1 mm）监测。研究发现公民科学家可精准识别92.77%的微塑料，并揭示ENSO事件驱动下微塑料浓度显著升高（2024年达290.88±73.76 particles m?2）及海龟巢区四倍富集现象。该方案突破了传统实验室验证瓶颈，为偏远地区塑料污染治理提供了可推广的技术范式。
在浩瀚的东太平洋上，被誉为"生物进化活实验室"的加拉帕戈斯群岛，正面临着一场看不见的入侵——微塑料污染。尽管群岛97%的陆域已被划为国家公园，周边海域也建立了占地19.8万平方公里的海洋保护区，但独特的海洋动力学特征（如亨博尔特洋流）和日益增长的人类活动，使这片世界遗产地难以摆脱塑料污染的魔爪。更令人担忧的是，我们对这些微小塑料颗粒在偏远岛屿环境中的时空分布规律知之甚少，传统监测方法又因成本高昂、物流困难而难以持续开展。
正是在这样的背景下，由埃克塞特大学Georgie Savage领衔的研究团队独辟蹊径，将公民科学与前沿技术相结合，开创了一条偏远地区微塑料监测的新路径。他们最新发表在《Marine Pollution Bulletin》上的研究，展示了如何通过培训当地青少年志愿者，借助便携式近红外光谱仪，实现对加拉帕戈斯群岛海滩微塑料的长期高效监测。这项研究不仅填补了关键数据空白，更为全球类似区域的塑料污染治理提供了可复制的技术方案。
关键技术方法概述
研究团队在2019-2025年间（除2023年），每年组织当地青少年公民科学家在圣克鲁斯岛的Tortuga湾海滩，采用标准化单元（50×50 cm样方）系统采集>1 mm的可见微塑料。通过海水浮选法现场分离颗粒，并利用便携式近红外光谱仪（PlasTell）进行快速鉴定（<1秒/颗粒）。所有疑似微塑料均经实验室ATR-FTIR（衰减全反射-傅里叶变换红外光谱）验证聚合物类型，建立校正因子以确保数据准确性。统计分析采用R语言进行方差检验与多重比较，揭示时空分布规律。
研究结果
3.1. 验证公民科学家的视觉颗粒识别能力
长达六年的监测共收集3377个疑似微塑料，ATR-FTIR验证显示公民科学家的识别准确率高达92.77%。其中低密度聚乙烯（LDPE）和聚丙烯（PP）占比最重，分别达72.51%和22.44%。研究发现志愿者对薄膜类（79.66%）及棕、白色颗粒的误判率较高，主要因贝壳碎片等自然物质干扰。
3.2. Tortuga湾微塑料（>1 mm）的时空分布特征
微塑料平均浓度为145.29±23.57 particles m?2，其中2024年因厄尔尼诺-南方振荡（ENSO）事件显著升高至290.88±73.76 particles m?2。碎片状微塑料占主导（72.16%），但海龟巢区的预生产塑料颗粒（nurdles）比例高达22.54%，浓度更是 Strandline 区域的四倍（234.59±42.25 vs. 55.98±12.09 particles m?2），显示微塑料会向海滩后方富集。
3.3. 评估PlasTell快速识别微塑料（>1 mm）的能力
PlasTell的总体验证率为89.24%，且无假阳性结果。但对纤维状微塑料（48.08%）及深色颗粒（黑色21.43%，棕色66.67%）的识别能力有限，主要受限于碳黑颜料对近红外光的强吸收效应。对于聚酰胺等特殊聚合物，因光谱库覆盖不足也出现漏检。
研究结论与意义
这项研究充分证明了公民科学与便携技术结合在环境监测中的巨大潜力。通过长期数据集，团队首次揭示了ENSO气候事件对加拉帕戈斯微塑料通量的调控作用，以及海龟巢区作为微塑料"热点区"的生态风险——高浓度塑料可能改变沙地热力学特性，影响海龟孵化性别比例。PlasTell设备虽在深色颗粒检测上存在局限，但其秒级响应、零假阳性的特性，成功解决了传统实验室验证的时效性瓶颈。
该研究范式不仅为加拉帕戈斯群岛的塑料治理提供了科学依据，更构建了一套适用于偏远地区的低成本、高效益监测体系。随着公民科学在全球环境治理中的角色日益重要，这种技术赋能的协同模式，有望成为岛屿生态系统应对塑料污染挑战的关键工具，推动科学研究从"发现问题"向"驱动解决方案"的跨越。
