贻贝再成热点——顺“便”清除海洋中的微塑料

作为味美价廉的海鲜，贻贝对于很多读者来说并不陌生。实际上，贻贝也是科研工作者的宠儿，相关研究屡屡登上顶级学术期刊。例如，我们报道过贻贝等在海水下却依然能够牢固粘附的化学机理（Science, 2015, 349, 628，点击阅读详细），润滑剂灌注表面抑制贻贝粘附（Science, 2017, 357, 668，点击阅读详细），以及基于配位化学与微流控合成的贻贝足丝蛋白的形成与分泌过程（Science, 2021, 374, 206，点击阅读详细）。近日，英国普利茅斯海洋实验室（PML）Penelope K. Lindeque等人一项关于贻贝的研究再次成为科研圈的热点，他们发现贻贝可化身“生物过滤器”，有望解决让人类头痛不已的海洋微塑料污染问题。Science 网站也对此做了报道。^[1]

贻贝。图片来源于网络

微塑料（microplastics）指的是尺寸为0.1 µm至1 mm的塑料颗粒和纤维，它们要么直接来自工业制造，例如个人护理产品中的去角质塑料微珠（相关阅读：“美丽，有多少丑行假汝之名”），要么来自较大的塑料碎片，例如纺织品中的微纤维、轮胎磨损颗粒等。这种广泛存在的环境污染物，影响着全球的陆地、淡水和海洋生态系统，远至南北极，深至万米海沟，都有微塑料的身影。数以万亿计的微塑料会堵塞鱼类的肠道，破坏海洋生物的组织，并导致整个种群的减少。危害如此之大，但微塑料很难治理，它们体积小，随波逐流，难以收集，几乎不可能被清理干净。

近日，Lindeque等人在Journal of Hazardous Materials 杂志发表论文，提出了一种新颖的、基于自然的微塑料解决方案，他们将贻贝（Mytilus edulis）部署在水生生态系统中充当微塑料生物过滤器。贻贝可以捕获水流中的微塑料并将其重新包装为生物沉积物，便于后续的捕获和去除。看起来“高大上”？换个说法可能更好理解——贻贝作为滤食性软体动物，进食时也会同时摄入微塑料，无法消化的微塑料会与食物残渣一起形成容易与水分离并沉积的粪便，方便后续的收集与清除。Lindeque说，贻贝本质上是“把垃圾扔出去让我们收集”。^[1]

贻贝过滤微塑料并将其隔离于粪便中。图片来源：J. Hazard. Mater.

科学家们已经知道这种贻贝可以在实验室的静水中过滤微塑料，于是他们在动态的条件下进行了新的测试。在将贻贝放入一个钢制水箱后，他们向水中泵入含有微塑料的水。微塑料的种类、形状、大小各异，以代表海洋环境中发现的各种微塑料。在初始浓度为1000 微塑料/升时，贻贝以平均40146微塑料/千克•小时的速率降低水中微塑料浓度，每只贻贝平均每小时能除去669粒微塑料。这些被贻贝清除的微塑料都隔离在粪便中，无论微塑料含量如何，贻贝粪便都可迅速沉降，可以容易地捕集并与水体分离。作者随后使用耦合建模系统来模拟在河口部署绳养贻贝清除微塑料。模型预测表明，在河口处用绳养贻贝方式部署约3 × 10⁹只贻贝，即可清除河流水体中4%的微塑料。

所用的多种微塑料。图片来源：J. Hazard. Mater.

莱姆湾（英国）的贻贝部署模型。图片来源：J. Hazard. Mater.

贻贝在现实世界中也同样表现不俗。作者把它们放在篮子里，带到实验室附近的一个码头。在将装有300只贻贝的篮子放入水中的水箱后，他们在每个篮子下面设置了粪便捕集装置。实验结果表明，5.0千克的贻贝在一天内可清除239.9±145.9粒微塑料，并将其重新包装到粪便中。

实验设施及野外实验示意图。图片来源：J. Hazard. Mater.

但是如何处理这些含微塑料的贻贝粪便呢？Lindeque希望研究是否可以将其转化为有用的生物膜。这样一来，“它不仅可以从海洋环境中去除，而且我们也可以利用它来做一些有益的事情。” ^[1]

实事求是的讲，作为概念验证式的研究，本文的工作并非完美方案。比如，贻贝对于食物并非来者不拒，它们只吃特定大小的颗粒，所以必然会留下一些微塑料。还比如，根据文中报道的贻贝清除微塑料的能力，要想投入实用需要巨量的贻贝每天24小时以恒定的速度过滤海水，这很难实现。而且巨量的贻贝，会不会破坏该海域的生态系统平衡？或许可以考虑将贻贝的人工养殖与微塑料清洁结合起来，但如此一来，为保证食品安全，还需要定期检测贻贝组织中的微塑料含量。

Lindeque等人现在正在扩大该系统的规模，在不同的地点进行测试。他们对贻贝过滤大量微塑料和其他污染物持乐观态度，但也强调，真正的解决办法不在于贻贝，而在于人类自己，“我们需要从源头上阻止微塑料污染。”^[1]

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Mussel power: Scoping a nature-based solution to microplastic debris

Matthew Cole, Yuri Artioli, Rachel Coppock, Giovanni Galli, Radwa Saad, Ricardo Torres, Thomas Vance, Anna Yunnie, Penelope K. Lindeque

J. Hazard. Mater., 2023, 453, 131392. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2023.131392

1. Mussel poop may help clear oceans of microplastics

https://www.science.org/content/article/mussel-poop-may-help-clear-oceans-microplastics 

（本文由甘棠供稿）