利用Seabin设备冬季同步监测加尔达湖北端塑料废物与外来物种的新型方法

《Microplastics》：Simultaneous Sampling of Plastic Waste and Alien Species in the Northernmost Part of Lake Garda (Italy) Using Seabin During Winter Season Marco Papparotto, Alessio Fonnesu, Jeevan Kishore Reddy Pidapa, Paolo Matteotti and Luca Fambri

为解决淡水生态系统同时面临塑料/微塑料（MP）污染和外来物种入侵这两大威胁，并缺乏同步监测方法的问题，研究人员在意大利加尔达湖最北部，于人类活动压力最低的冬季（2024-2025年）部署了漂浮垃圾收集设备Seabin。研究同时量化了该区域水体中的塑料废物丰度与组成（主要为PE、PP、PS），并鉴定出包括入侵性Dikerogammarus villosus在内的至少五种外来物种。该方法为在平静水域同时监测塑料污染和评估外来物种提供了一种简单、高效、低成本的新颖方案，研究结果对政策制定者、科学家和公共卫生领域均有重要意义。

　　

地球正面临一场由气候变化、生物多样性丧失和严重污染构成的“三重行星危机”。其中，塑料和微塑料污染，以及外来物种的入侵，被广泛认为是导致全球生物多样性丧失的两个重要且并发的潜在原因。淡水生态系统，如湖泊，连接着陆地与海洋，是塑料向海洋迁移的关键通道，也是许多生物的家园。然而，相较于海洋环境，对淡水系统塑料污染的监测和影响研究仍然不足，同时关注塑料污染与生物入侵两者关联的综合研究更是稀缺。意大利的加尔达湖（Lake Garda）作为旅游胜地和工业区，可能成为塑料污染和外来物种入侵的潜在热点区域。在此背景下，科学家们提出了一个关键问题：我们能否在塑料污染最严重的区域，用一种简便的方法，同时了解这两个环境威胁的状况，从而为协同治理提供数据支持？一项发表在《Microplastics》期刊上的研究就此展开。

研究团队采用了一种简单且成本效益高的设备——Seabin（海上垃圾桶），在其收集垃圾的原有功能基础上，拓展为一种同步监测工具。他们在2024-2025年冬季，将一台Seabin V5安装在加尔达湖最北端的一个特定地点，这个位置因其水文条件而易于聚集水面漂浮物。在近3个月的时间里（2024年12月31日至2025年3月18日），研究人员分10次收集并分析了总共23个工作日中捕获的样品。样品经过干燥、分拣（分离出植物、动物和塑料部分）、计数和称重后，对塑料成分进行了傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析以鉴定聚合物类型，并使用扫描电子显微镜/能量色散X射线光谱（SEM/EDX）观察了微塑料的表面微观结构和元素组成。同时，对收集到的生物样本进行了定性评估以识别物种。

研究首先揭示了加尔达湖北部冬季水体中的塑料污染状况：共收集到540件塑料制品，总重92.6克，估算水体中塑料浓度为每立方米0.04件，质量浓度为每立方米6.9毫克，相当于平均每天收集约13件微塑料。通过FTIR鉴定，塑料主要由聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）构成。SEM/EDX分析显示，所有观察到的老化微塑料表面都存在微生物（硅藻，Diatoms）附着和微裂纹形成，并沉积了无机物（主要为Si、Al、O、Ca）。

（2）外来物种的检出

对捕获生物的分析取得了同样重要的发现：研究在样品中定性评估出至少五种外来（非本土）物种，其中包括了具有高度入侵性的钩虾Dikerogammarus villosus。这一发现证实了Seabin设备不仅可用于收集和评估塑料垃圾，还能作为监测水体中外来生物存在的有效工具。

这项研究表明，在人类活动压力较低的冬季，加尔达湖北部水体中仍然存在一定浓度的塑料污染，且这些塑料表面已发生生物附着和物理化学老化。更重要的是，研究成功证明了使用单一设备——Seabin，在平静水域（如湖泊、港口）同步进行塑料垃圾收集、监测和外来物种早期检测的可行性。

该研究提出了一种易操作、低成本、可重复的集成监测方法，能够同时应对塑料污染和生物入侵这两个相互关联的环境挑战。这种方法不仅能够作为污染缓解工具（移除塑料垃圾），还能为科学家和决策者提供关于水体健康状况的宝贵并行数据，有助于理解污染与生物入侵之间的潜在协同效应。对于加尔达湖这样的热点区域，以及在更广泛的全球淡水生态系统管理中，这种同步监测策略为制定更全面、高效的环境保护政策提供了新的思路和技术支持。