近日，中国海洋大学近海环境污染控制研究所、海洋环境与生态教育部重点实验室、深海圈层与地球系统前沿科学中心赵建教授课题组在微塑料污染方面取得重要进展。最新研究成果以“Microplastic fragmentation by rotifers in aquatic ecosystems contributes to global nanoplastic pollution”（水生生态系统中轮虫对微塑料的破碎过程在全球纳米塑料污染中的贡献）为题，发表于国际顶级学术期刊Nature Nanotechnology。
塑料污染作为当前主要全球环境问题之一，正在改变全球的水生生态系统。长时间暴露于水环境后，塑料废弃物能缓慢降解为微塑料（1µm–5mm）和纳米塑料（<1µm）。纳米塑料的表面活性、迁移能力和暴露风险均强于微塑料，其对生态系统和人类健康的潜在风险受到广泛关注。通常认为，塑料经物理破碎和（光）化学老化可缓慢释放纳米塑料。如果在全球范围内存在另一种快速释放纳米塑料的新途径，将大大改变水环境中纳米塑料通量的计算和预测。
本研究探明了一种由浮游动物介导的快速释放纳米塑料的新途径。轮虫是一类全球范围内广泛分布的浮游动物。本研究首次发现海水和淡水轮虫均可在摄入微塑料（不同材质、不同老化程度）的过程中产生微塑料碎片和纳米塑料（图1A-C）。结合共聚焦显微镜、高光谱、拉曼-扫描电镜联用等先进手段，探明了轮虫咀嚼器的研磨作用是产生纳米塑料的主要机制（图1D）。定量分析显示，一只海水轮虫通过研磨作用每天可产生3.48×105个纳米塑料。值得一提的是，微塑料与轮虫在全球水域内表现出高度的地理重叠，并且在所有海洋和淡水位点采集的轮虫体内均检出了微塑料，充分说明轮虫对微塑料的摄食和破碎可在全球水域内进行（图1E，F）。本研究首次发现的这一纳米塑料释放新途径，将为准确评估水环境中微塑料的生命周期和预测纳米塑料的全球通量提供重要支持。
图1.（A-C）：海水轮虫对聚苯乙烯微塑料的破碎作用。（D）：轮虫通过咀嚼器研磨微塑料释放纳米塑料的示意图。（E，F）：海洋和淡水环境中轮虫和微塑料（<500μm）的全球分布。
中国海洋大学赵建教授为本论文的第一作者，美国马萨诸塞大学邢宝山教授为通讯作者。合著者包括江南大学王震宇教授、天津大学宋东坡教授和中国海洋大学的研究团队。兰如意（2018级）、薛润泽（2019级）、苏文丽（2021级）三位硕士生为本研究的顺利完成做出了持续的贡献。
赵建教授课题组致力于微塑料的海洋环境过程与生态效应方面的研究。近期，该课题组在微塑料的浮游动物代际传递（ACS Nano, 2023）、人体消化健康（Environ. Sci. Technol., 2020）和塑料微珠的可替代材料开发（Angew. Chem. Int. Ed., 2022）等方面也取得了一系列研究进展。