圖為(wei) 模擬海洋雪形成過程，探究海洋雪形成的動力學和微生物機製。付傑 繪圖

在探索廣袤無垠的深海環境時，海水中紛紛揚揚的“雪花”映入了科研人員的眼簾。造就這種壯觀雪景的“海洋雪”，不同於(yu) 通常意義(yi) 的冰晶雪花，而是一種大於(yu) 0.5毫米的固體(ti) 聚集物，其成分主要包括礦物碎片、細菌黏液、浮遊植物，以及浮遊動物排泄物等。近日，我們(men) 的課題組在國際期刊《水研究》雜誌上發表了關(guan) 於(yu) 海洋雪的最新研究成果，揭示了納米汙染物銀納米顆粒對海洋雪早期形成階段的積極影響。

海洋雪在海洋生態係統中發揮著非常重要的作用。它提供相對獨立的微尺度環境，從(cong) 周圍的海水中富集海洋微生物和營養(yang) 物質，形成廣泛斑塊狀分布的海洋生物群落。同時，海洋雪發揮著縱向輸送介質的作用，為(wei) 在不同海洋深度分布的浮遊動物、魚類等海洋生物提供重要的食物來源。

海洋雪被視為(wei) 深海和底棲生態係統的基礎，因為(wei) 陽光不能到達這些區域，深海生物嚴(yan) 重依賴海洋雪作為(wei) 物質和能量的來源。美國國家海洋和大氣管理局的科研人員測量了海洋雪中的可用物質，發現其中含有大量的碳和氮有機化合物，可以養(yang) 活深海中的許多食腐動物。

在地球的碳循環過程中，海洋雪在一定程度上也發揮著緩解溫室效應的重要作用。以二氧化碳形式存在的碳，可以被海洋中的浮遊植物通過光合作用固定，同時浮遊植物也可將碳摻入由碳酸鈣組成的外殼中。隨後，浮遊植物與(yu) 其他組分一起混合聚集，以海洋雪的形式被輸送到深海底部。這些被固定的碳物質在很長時間內(nei) 不會(hui) 再進入大氣。通過這種方式，海洋雪不僅(jin) 降低了地球大氣中的碳濃度，而且也有效減少了海洋酸化的威脅。因此，海洋雪的形成和縱向輸送沉降過程，對海洋生態食物鏈和全球碳循環起到了至關(guan) 重要的作用。

隨著近幾十年來全球氣候變暖，海洋溫度在不斷上升，這導致海洋雪不斷聚攏，形成黏液物質。這些黏液物質經常在地中海沿岸被觀察到。它們(men) 會(hui) 形成黏液團困住海洋生物，使其窒息而亡。形成的大型黏液物質沉入海底，猶如一張巨大的密網籠罩住海底生物，造成嚴(yan) 重的生態危機。此外，每年大約有超過800萬(wan) 噸的塑料垃圾從(cong) 陸地流入海洋。這些塑料垃圾經過紫外線風化和一係列物理機械作用後，會(hui) 形成大量的微塑料顆粒，而海洋雪成為(wei) 這些微塑料顆粒進入深海的主要途徑之一。

海洋雪與(yu) 微塑料顆粒結合，變成“塑料雪”，這將給海洋生態係統帶來嚴(yan) 重的影響。因此，微塑料顆粒與(yu) 海洋雪的相互作用機製是一個(ge) 非常值得研究的問題。

近年來，納米汙染物已被證實存在於(yu) 自然環境中，包括水、土壤、大氣等。納米銀就是粒徑為(wei) 納米級的金屬銀單質。作為(wei) 應用最廣泛的納米材料之一，納米銀在海洋中的濃度在每升納克到每升微克水平範圍內(nei) 。鑒於(yu) 納米銀的強烈生物化學活性和微生物在海洋雪形成中的重要作用，我們(men) 的課題組探究了納米銀對海洋雪形成的影響及其潛在的微生物機製。2022年，我們(men) 的課題組在國際期刊《環境科學與(yu) 技術》上發表研究論文，指出納米銀可以抑製海洋雪的形成。然而，在最新的研究中，我們(men) 的課題組發現納米銀可以通過與(yu) 形成的海洋雪相互作用而累積較大的絮塊。因此，納米銀對海洋雪的影響在不同的發展階段是不同的。

考慮到海洋雪在海洋中廣泛分布，每升水中含有0—100個(ge) 顆粒，似乎納米銀與(yu) 已形成的海洋雪之間的相互作用更為(wei) 普遍。更大的海洋雪絮塊的發展具有積極影響，可以為(wei) 海洋生態係統帶來許多好處，如增強斑塊性質，促進納米銀顆粒物質的垂直運輸。然而，海洋雪是浮遊生物和魚類的重要食物來源，納米銀與(yu) 海洋雪結合會(hui) 給食物鏈帶來健康風險。

其實，在日常生活中，我們(men) 也接觸到海洋雪。海洋雪可以作為(wei) 餌料用於(yu) 飼喂水生動物，在水產(chan) 養(yang) 殖中具有重要意義(yi) 。同時，海洋雪聚集體(ti) 也可以作為(wei) 異養(yang) 細菌生產(chan) 的育菌培養(yang) 基，在微生物產(chan) 業(ye) 中發揮著重要作用。此外，研究表明，被海洋雪輸送的細菌可能會(hui) 與(yu) 來自海底的細菌進行基因交換，這有可能幫助科學家們(men) 發現適應高壓低溫的菌種。

（第一作者係華中科技大學環境科學與(yu) 工程學院教授、博士生導師，第二作者係華中科技大學環境科學與(yu) 工程學院在讀博士）

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