
塑膠微粒(PE)使得珊瑚骨骼中的霰石(aragonite)逐漸被不穩定的無定形碳酸鈣(amorphous CaCO3)取代。
撰稿 / 許芷辰(科學推展中心特約編輯)
海洋中的珊瑚礁生態圈孕育著豐富的物種多樣性。然而,這幾年塑膠微粒也成為海洋汙染中的一大問題。國立中山大學化學系謝淑貞特聘教授與其研究團隊發現,塑膠微粒會破壞珊瑚礁骨骼結構穩定性,並將其發表於國際期刊《Environmental Chemistry Letters》,反映了塑膠污染對海洋生態的深遠影響。
塑膠微粒不只污染海洋,還悄悄侵蝕珊瑚骨骼
在清澈的熱帶海域,珊瑚礁生態圈被譽為海洋的「熱帶雨林」,珊瑚礁不只是美麗的海底風景,更是孕育無數生物的搖籃。然而,近年來,除了海洋酸化、溫度上升,塑膠微粒正成為一個新的威脅。國立中山大學化學系謝淑貞特聘教授與其研究團隊發現,塑膠微粒不僅能夠影響珊瑚的生長,還可能改變其骨骼結構,降低穩定性,甚至加速溶解。這項發現發表於《Environmental Chemistry Letters》,反映了塑膠污染對海洋生態的深遠影響。
實驗設計:如何測試塑膠微粒對珊瑚的影響?
首先,研究團隊選擇紫皮珊瑚(Briareum violacea)作為實驗觀察對象,模擬其在不同濃度的聚乙烯(PE)塑膠微粒環境下的生長情形。為了研究塑膠微粒對珊瑚骨骼的影響,團隊在實驗室中建立海水實驗箱,並且使用不同濃度的聚乙烯(PE)塑膠微粒(顆粒大小40-48 μm),將珊瑚分別暴露於0、5、10、50、100與300 mg/L的塑膠微粒濃度下,並持續浸泡7天。
接著,為了分析珊瑚骨骼的變化,研究團隊使用 X射線繞射分析(X-ray diffraction, XRD)來檢測珊瑚骨骼中的碳酸鈣晶體結構,並採用電感耦合電漿體質譜儀(Inductively coupled plasma mass spectrometry, ICP-MS)測量海水中釋放的鈣離子濃度,以評估珊瑚骨骼的溶解程度。此外,研究人員透過紫外-可見光光譜分析(UV-Vis Spectroscopy),監測海水中因珊瑚溶解而釋放的有機物變化,揭示受塑膠微粒汙染的珊瑚礁骨骼相較於健康的珊瑚礁更容易溶解。
X射線繞射結果:珊瑚骨骼晶體結構的變化
健康的珊瑚骨骼主要由兩種碳酸鈣晶體組成:方解石(calcite)與霰石(aragonite)。然而,XRD圖譜顯示,隨著塑膠微粒濃度增加,方解石與霰石的特徵繞射峰逐漸減弱(如圖一a),意即方解石與霰石在珊瑚骨骼結構中逐漸減少。