揭示微塑料与海洋酸化的气候效应新机制

近日，中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心教授杨桂朋团队在《环境科学与技术》期刊发表突破性研究成果，首次系统解析了微塑料污染与海洋酸化对关键气候活性气体的调控机制。这项研究为理解海洋塑料污染与碳排放的复合环境效应提供了全新理论框架，其发现的"双重抑制"效应可能成为全球气候变暖研究领域的重要转折点。

海洋酸化和微塑料污染的互馈饼程及其影响。 中国海洋大学供图

据介绍，研究团队聚焦海洋释放的两大气候活性气体——二甲基硫（DMS）和多溴甲烷（CHBr3、CH2Br2）。通过船基微宇宙实验模拟本世纪末海洋环境，团队发现，当微塑料浓度达到100μg/L且海水pH值下降0.4时，DMS浓度显著降低61%，而CHBr3和CH2Br2浓度分别激增132%和45%。这种气体失衡可能通过双重路径加剧全球变暖：一方面削弱DMS的气候冷却效应，另一方面增强溴自由基对臭氧层的破坏作用。

实验数据显示，微塑料通过抑制浮游植物生物量及关键中间产物二甲巯基丙酸烷基酯（DMSP）浓度，直接阻断DMS生产链。同时，海洋酸化改变浮游植物群落结构，使DMS产率下降。更值得关注的是，微塑料释放的溶解有机碳（DOC）为多溴甲烷生产提供底物，而酸化条件下溴过氧化酶活性提升又加速CHBr3生成，形成"微塑料-酸化-气体失衡"的正反馈循环。

研究团队创新性地揭示了双重抑制效应的协同作用机制。微塑料与酸化的复合胁迫不仅减少DMS的海-气通量，还通过多溴甲烷的增加干扰DMS的大气氧化路径。CHBr3释放的溴自由基可催化DMS光降解，降低其向硫酸盐气溶胶的转化效率。同时，酸化环境使DMS光降解速率提升15%，进一步削弱其气候效应。这种"双重抑制"可能加剧温室气体滞留，形成气候变暖的恶性循环。

据悉，该成果首次将微塑料污染与海洋酸化纳入气候活性气体调控的统一框架，突破了传统环境研究的单一胁迫分析范式。研究同时强调，未来需建立微塑料与酸化的协同治理机制，通过控制塑料污染与碳排放的综合管理，减缓其对气候系统的复合影响。

项目由国家自然科学基金重点项目、泰山学者攀登计划等联合支持。该研究通过精密实验设计，成功构建了复合环境胁迫的模拟体系。研究不仅深化了对海洋-大气耦合过程的理解，更为全球气候变化应对策略的制定提供了关键科学依据，为全球环境治理贡献了中国智慧。