编辑推荐：
中国沿海湿地入侵的盐生碱蓬显著提高微塑料聚合物危害指数（PHI），其密集植被结构增强微塑料沉积和老化，导致高风险区域扩张26.8%-386.1%，气候与微生物共同驱动PHI空间分布，需将入侵控制纳入微塑料管理。
费周·苏 | 薛晓通 | 詹金 | 凯晓 | 彭天 | 德荣·肖
中国浙江省温州市温州大学生命与环境科学学院城市水污染生态处理技术国家与地方联合工程研究中心，邮编325035
摘要
沿海湿地是微塑料（MPs）的关键储存库和传输途径，这一作用受到植被的影响。外来物种互花米草（Spartina alterniflora）的全球传播可能会改变微塑料的沉积和命运，但其对微塑料积累及相关生态风险的影响尚未得到充分量化。通过在中国海岸线18,000公里（约20°纬度范围内）进行实地调查，并结合三种机器学习模型，我们制作了沉积物（0–40厘米深度）中微塑料聚合物危害指数（PHI）的500米分辨率地图，并比较了本地沼泽、被互花米草入侵的沼泽以及无植被的泥滩之间的微塑料储量及风险。虽然本地沼泽与被入侵沼泽之间的微塑料丰度没有显著差异，但被入侵沼泽的PHI比本地沼泽高20.0%，比泥滩高57.1%，表明有害聚合物的比例有所增加。这种变化导致高风险区域的面积显著扩大（比本地沼泽增加了26.8%，比泥滩增加了386.1%）。气候变量（年平均温度和降水量）成为不同生境中PHI的主要预测因子，而植物入侵进一步加剧了通过微生物介导的生境特异性效应。这些结果表明，植物入侵通过增强有害聚合物的滞留和选择性积累加剧了沿海塑料污染风险，强调了将入侵控制纳入沿海微塑料管理策略的必要性。
引言
微塑料（MPs；1μm–5 mm）是一种普遍存在的人为污染物，对全球的生态完整性和生物地球化学循环构成威胁（He等人，2025；Rillig等人，2021；Seeley等人，2020）。作为重要的蓝碳生态系统，沿海湿地既是微塑料的重要汇也是传输途径，其滞留和埋藏过程受到复杂的植被-沉积物-水文相互作用的影响（Lloret等人，2021；Mesquita等人，2025；Pervez和Wang，2022；Zhang，2017）。当前的全球植物入侵通过改变水动力机制、沉积过程和生境结构，改变了这些关键的沿海界面（Li等人，2024；Yao等人，2019），有可能重新配置微塑料的沉积、传输和长期命运，从而改变生态风险。然而，由于植物入侵导致的广泛植被变化对微塑料积累及相关生态风险的影响仍缺乏定量研究。
互花米草（Spartina alterniflora）被广泛用于海岸稳定（Bortolus等人，2019），已成为一种跨大陆的入侵物种。它通过占领无植被的泥滩（Zhang等人，2024）并排挤本地沼泽物种（Zhang等人，2020），在大陆海岸线形成了广泛的单一植被群落（Banerjee等人，2022；Blum等人，2007；Strong和Ayres，2013）。在中国，互花米草现已分布到北纬约20–40°的区域，成为全球引入范围最广的入侵物种之一，其入侵改变了大陆尺度的植被结构、沉积过程和生境连通性（Liu等人，2020；Xu等人，2022）。这种广泛的、持续进行中的变化提供了一个跨越陡峭气候梯度的自然实验，结合了一组保守的入侵特征，用于研究植物入侵如何调节微塑料动态和相关污染。
植被覆盖——通过冠层结构、茎密度和根系形态——不同地调节颗粒拦截和沉积物埋藏（Ogbuagu等人，2022；Paray等人，2025；Stead等人，2020；Trusler等人，2025），从而影响沿海湿地中的微塑料封存。入侵物种互花米草通常形成比本地植被更密集的地上冠层和更广泛的根系系统，这些特征减缓了水流速度，促进了细颗粒物的积累，并重新配置了有机碳动态（Liu等人，2021；Zhang等人，2021）和微生物群落（Gao等人，2022）。通过结合物理捕获作用与改变的生物地球化学和微生物过程，入侵有可能改变微塑料的滞留、转化和老化过程（He等人，2025；Rillig等人，2021；Seeley等人，2020）。特别是，入侵导致的沉积物微生物群落的变化可能会选择性地增强化学有害聚合物（如聚氯乙烯和聚苯乙烯）的滞留、老化和生物膜形成，从而提高特定聚合物的生态风险，而这与微塑料的总丰度无关（Niu等人，2021；Seeley等人，2020）。无论互花米草是排挤本地沼泽植被还是占领无植被的泥滩，理论上都可能在微塑料的丰度和组成上产生不同的特征，这些特征是生态风险的关键决定因素（Du等人，2025）。然而，关于入侵驱动的变化如何与纬度上的沉积梯度相互作用以重新分配微塑料的机制性和空间明确性理解仍然有限。这一限制制约了风险预测和管理，尤其是因为风险加剧可能主要源于聚合物组成的变化，而非微塑料负荷的增加。
为填补这一知识空白，我们对中国沿海湿地（约18,000公里，覆盖约20°纬度范围）进行了调查（Yang等人，2024）。在代表本地沼泽、被互花米草入侵的沼泽和无植被泥滩的49个地点，我们采集了40厘米深度的标准化沉积物样本，并将实地观察结果与集成机器学习方法（随机森林、极端梯度提升和K最近邻算法）相结合。利用这一综合框架，我们（i）量化了不同生境类型的微塑料丰度和组成；（ii）确定了关键的非生物和生物驱动因素，并模拟了微塑料危害动态；（iii）生成了中国沿海湿地微塑料聚合物危害指数（PHI）的高分辨率（500米）空间地图。这种综合方法为理解入侵驱动的沿海微塑料污染变化提供了机制性和可扩展的框架，并为面临全球植物入侵的蓝碳生态系统的保护和管理提供了可行的见解。
研究区域、采样设计和样本收集
中国沿海湿地绵延约18,000公里海岸线，涵盖约7,474.6平方公里的生态重要生境（Yang等人，2024）。历史上，这些系统主要包括两种主要生境类型：本地植被沼泽——其优势物种随纬度而变化（例如Phragmites australis, Suaeda salsa, Scirpus mariqueter和Cyperus malaccensis）——以及无植被的潮间带泥滩（Chen等人，2022）。自1979年以来，入侵物种互花米草
沉积物特性和微生物群落
在大陆尺度上，不同生境类型的沉积物属性具有显著的一致性。在测量的所有属性中，只有总氮（TN）在本地沼泽、被互花米草入侵的沼泽和无植被泥滩之间存在显著差异（P = 0.02；表S5），而pH值、有机质含量（SM）、土壤有机碳（SOC）、电导率（EC）、总磷（TP）、氮磷比以及颗粒大小组成（粘土、粉砂和沙子）没有系统性的变化（图2a）。
相比之下，沉积物微生物组受到生境的强烈影响，并在不同生境之间有显著差异
入侵重塑了微塑料的沉积汇
我们的研究表明，互花米草的入侵通过相互关联的生物物理和生物地球化学途径促进了微塑料的滞留和埋藏。主要机制是植被驱动的：与本地物种相比，互花米草形成了更密集的冠层和更广泛的根系网络（Allen等人，2021），这增加了表面粗糙度并减弱了近床水动力能量。这种增强的结构有利于细颗粒物（包括微塑料）的沉积和沉降
作者贡献
德荣·肖：设计研究、撰写-审稿与编辑、监督、概念构思、资源获取。费周·苏：进行实验、撰写初稿、正式分析、数据管理。薛晓通：样本收集、数据分析。彭天：撰写-初稿、正式分析、数据管理。凯晓：撰写-审稿与编辑。
作者贡献声明
费周·苏：撰写-初稿、方法学、正式分析、数据管理。薛晓通：方法学、调查、正式分析、数据管理。詹金：撰写-审稿与编辑、资金获取。凯晓：撰写-审稿与编辑。彭天：撰写-审稿与编辑、方法学、正式分析。德荣·肖：撰写-审稿与编辑、撰写-初稿、监督、项目管理、方法学、调查、资金获取、正式分析。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
本研究得到了浙江省“先锋”和“领头雁”研发计划（2024C02002）以及国家自然科学基金（项目编号41867059、52100197）的支持。
