塑料碳，一个不容忽视的新问题，如何影响海洋碳循环？

自20世纪50年代以来，人类已经生产了超过10000亿吨塑料，其中相当一部分最终进入了海洋，据统计，每年约有1100万吨塑料垃圾从陆地流入海洋，如果不加以控制，到2040年，这一数字可能增长至2900万吨。这些塑料在海洋中并不会永远保持原状。在阳光、波浪和微生物的长期作用下，它们会逐渐破碎、降解，是一种潜在的碳源，正在融入全球碳循环。

塑料垃圾海洋溶解

海面上除了漂浮的塑料瓶、塑料袋等塑料垃圾外，西班牙海洋科学研究所的研究团队发现，塑料在海洋环境中会持续释放溶解性有机物，这些物质虽然看不见，却可能对海洋生态系统产生深远影响。

为了探讨老化塑料是否比新塑料释放更多的溶解有机物，这些溶解有机物释放对海洋微生物活性和碳循环有什么影响，研究团队设计了一系列精细的实验，通过收集西班牙加那利群岛沙滩上的老化塑料，并与全新的低密度聚乙烯塑料作为对照进行研究试验。

研究发现，经过长期风化的老化塑料，其有机物释放量是全新塑料的30到94倍。老化塑料每平方厘米表面积在6天内可以释放21.5微克的溶解有机碳，而新塑料仅释放0.71微克。阳光在塑料分解过程中扮演着关键角色，经过6天光照后，老化塑料释放的有机物是存放在黑暗环境中的2.4倍，说明阳光中的紫外线会加速塑料的分解过程。

这些溶解有机物的是否可被微生物利用呢？研究团队将塑料浸出液与天然海水中的微生物群落混合培养，观察到了显著的微生物活动，在老化塑料浸出液中，细菌数量可以达到每毫升1340万个，比空白对照组高出5倍。通过先进的BONCAT新生蛋白质标记技术，研究人员发现，接触塑料浸出液的细菌中，高达75%都表现出高代谢活性，而普通海水中的细菌只有约50%具有这样的活性。表明塑料释放的物质为海洋微生物提供了额外的食物来源。

不过，特别值得注意的是，这些释放出来的有机物具有一定的荧光特性。通过使用精密的光谱仪发现，老化塑料释放的物质在特定波长下会发出荧光，这些荧光特征可能成为未来监测海洋中微塑料污染的新方法。

塑料如何影响海洋碳循环

综合了关于海洋中这种新形式塑料碳的最新证据，将塑料碳分为三种形态，分别为颗粒有机碳（pPOC）、溶解有机碳（pDOC）、生物膜碳（pBOC），研究研究量化量化塑料碳在海洋有机碳库中的占比，评估塑料碳长期累积对海洋碳循环的影响。

塑料本身是一种颗粒物，其碳含量取决于塑料类型，例如聚乙烯的理论碳含量为85%，全球每年沉积在海底的塑料碳约为7.8万吨；当塑料在阳光下老化时，它会释放出溶解态的有机分子（pDOC），不同塑料释放的溶解有机物组成差异很大，全球每年进入海水的溶解有机碳总量可能高达5.7万吨，而且海洋微生物可以部分利用这些碳源，可能改变海洋微生物的代谢活动，进而影响整个生态系统的碳循环。生物膜碳是指塑料进入海洋后表面会迅速被微生物覆盖，形成塑料生物圈，这些微生物利用塑料释放的碳进行生长，据估算，全球海洋塑料表面的微生物生物量碳可达0.2-1.1万吨。

这些塑料碳流入海洋如何干扰海洋中的天然碳循环？目前，研究人员一般用¹⁴C测年法来研究有机碳的来源和年龄，而由于塑料碳¹⁴C的混入天然POC库，预计会对基于14C的测年法产生偏差。例如，在2000米以下的水域中观测到的平均同位素亏损率为2.1%，这将使POC样品看起来比其实际年龄老约168年，随着海洋中塑料输入量的持续增加，这些14C-死态塑料颗粒预计会进一步改变海洋颗粒库中的放射性碳含量。

图：显示了塑料碳以不同形式(pPOC、pDOC和pBOC)在海洋中的循环、转化和影响。

❓思考题：塑料在海洋中会释放哪种形式的碳？

A.固态碳（pPOC）
B.溶解有机碳（pDOC）
C.生物膜碳（pBOC）
D.以上都是

塑料污染不仅仅是塑料或者微塑料问题，它还是一个碳问题，塑料的输入不仅增加了海洋的碳负荷，还可能通过微生物活动和食物网传递，影响全球碳循环的平衡。

参考文献：Plastic carbon in the ocean. doi.org/10.1016/j.coche.2025.101101