微塑料是当前河口和近岸海域典型的新兴污染物，广受生态环境领域关注。河口区域受到陆源输入、水动力扰动和人类活动等影响，微塑料容易在沉积物中沉降和累积，使河口沉积物成为微塑料的重要“汇”。而河口底栖动物摄食、掘洞和搬运等生物扰动行为，会持续改变沉积物结构，并可能导致沉积物中的微塑料向表层沉积物和上覆水体迁移。目前，有关底栖动物扰动如何影响沉积物中不同类型微塑料颗粒及其伴生化学物质的释放和再暴露，仍缺乏系统、清晰的机制认识。

图1 实验示意图

近日，中国科学院烟台海岸带研究所海岸带环境生态研究组（赵建民研究团队），以河口典型底栖动物沙蟹—圆球股窗蟹（Scopimera globosa）为研究对象，开展了室内模拟实验。系统探究了沙蟹掘洞和沉积物搬运行为对不同类型微塑料（PVC碎片、PP碎片和PP纤维）垂向迁移规律、沉积物-水界面释放特征以及邻苯二甲酸酯类塑化剂的迁移变化机制。同时，结合人工智能行为追踪、沉积物理化性质和生物毒性指标分析，综合评估了微塑料暴露对沙蟹行为和生理状态的影响。

实验结果表明，沙蟹生物扰动显著促进了沉积物中微塑料向上覆水体的迁移。无沙蟹扰动条件下，微塑料主要保留在初始埋藏层位附近；而有沙蟹存在时，5–10cm埋藏层中微塑料丰度明显下降，上覆水中微塑料数量显著升高，说明沙蟹掘洞和沉积物搬运能够将沉积物内部的颗粒重新带回表层环境和水体中。

研究同时发现，不同类型微塑料的迁移能力存在显著差异。PVC碎片迁移能力最强，在沉积物中的残留量最低，在上覆水体中的释放量最高；而PP纤维因形态细长、易与沉积物孔隙结构缠结，更易存留于沉积物中，迁移能力相对较弱。

值得关注的是，沙蟹扰动不仅重塑了微塑料颗粒的垂直空间分布，也显著促进了PVC微塑料中塑化剂的释放和跨介质迁移。检测结果显示，PVC处理组中均检测到DEHP、DBP、DiBP和DINP等邻苯二甲酸酯类塑化剂。无沙蟹扰动时，这类塑化剂主要富集于较深层沉积物中；而在沙蟹扰动条件下，表层沉积物和上覆水体中的塑化剂浓度显著升高，DINP在上覆水和表层沉积物中的浓度分别升高约5.1倍和7.8倍。这意味着，沙蟹掘洞、搬运等行为能够增强PVC微塑料中塑化剂的迁移，使原本埋藏于沉积物中的污染物重新进入沉积物-水界面活跃交换区域，大幅提升污染暴露潜力。

图2 沙蟹在沉积物中栖息深度变化示意图。（a）无沙蟹生物扰动处理下，不同沉积物深度中微塑料分布的热图；（b）有沙蟹生物扰动处理下，不同沉积物深度中微塑料分布的热图。蓝色线表示微塑料在沉积物中的初始铺设深度（5–10 cm）。

在生物响应方面，虽然沙蟹体内未检测到目标微塑料摄入记录，但仍表现出明显的行为和生理应激反应。暴露组沙蟹出现浅层栖居、活动能力下降、重新埋藏时间延长等行为，对PVC碎片和PP纤维微塑料覆盖区域表现出一定回避倾向，在污染区域内活动轨迹大幅减少，洞穴数量明显降低，充分表明微塑料及其塑化剂可能影响沙蟹的栖息选择和扰动行为。

沙蟹生理指标结果与其行为变化相互印证。微塑料暴露导致沙蟹乙酰胆碱酯酶和Na⁺/K⁺-ATPase等神经功能相关指标下降，提示其神经调节功能受到抑制；糖原含量下降、乳酸积累和总氨基酸变化表明其能量代谢受到干扰；丙二醛水平升高、谷胱甘肽和超氧化物歧化酶等抗氧化指标变化，说明微塑料暴露可能诱导氧化应激。其中，PVC碎片处理表现出最强的行为抑制和生理应激效应，这可能与PVC中释放的塑化剂暴露有关。

该研究打破了传统认知中“河口沉积物是微塑料稳定储存库”的单一观点，证实潮间带等底栖生物密集区域的沉积物并非单纯的污染物“汇”。沙蟹的掘洞和沉积物搬运行为能够促进微塑料由深层沉积物向表层和上覆水体迁移，同时增强PVC微塑料中塑化剂的释放和跨介质迁移，显著提高沉积物-水界面附近生物的暴露风险。

图3 沙蟹运动轨迹及洞穴栖息情况示意图。（a）不同处理下沙蟹运动轨迹示意图；（b）洞穴位置的空间分布。

该研究进一步完善了河口沉积物中微塑料再迁移的作用机制，填补了底栖生物扰动调控微塑料及塑化剂迁移风险的认知空白，也提示未来微塑料生态风险评估中应充分考虑底栖动物生物扰动影响。研究同时指出，相关结果主要基于室内模拟实验，未来仍需结合野外原位长期观测，进一步解析这一过程在河口环境中的作用机制。

相关研究成果以“Bioturbation by Scopimera globosa enhances sediment-water fluxes of microplastics and associated phthalates: Exposure pathways and ecological risk”为题发表在国际期刊Journal of Hazardous Materials。烟台海岸带所孙超凡为第一作者，王清研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金面上项目等资助。

论文信息：

Chaofan Sun, Hui Liu, Jia Teng, Jianjun Guo, Saiyu Liu, Yajing Zhang, Xiaodan Wang, Jianmin Zhao, Qing Wang. Bioturbation by Scopimera globosa enhances sediment-water fluxes of microplastics and associated phthalates: Exposure pathways and ecological risk. Journal of Hazardous Materials. 2026. 510,142162. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2026.142162