图为模拟海洋雪形成过程，探究海洋雪形成的动力学和微生物机制。付杰 绘图

在探索广袤无垠的深海环境时，海水中纷纷扬扬的“雪花”映入了科研人员的眼帘。造就这种壮观雪景的“海洋雪”，不同于通常意义的冰晶雪花，而是一种大于0.5毫米的固体聚集物，其成分主要包括矿物碎片、细菌黏液、浮游植物，以及浮游动物排泄物等。近日，我们的课题组在国际期刊《水研究》杂志上发表了关于海洋雪的最新研究成果，揭示了纳米污染物银纳米颗粒对海洋雪早期形成阶段的积极影响。

海洋雪在海洋生态系统中发挥着非常重要的作用。它提供相对独立的微尺度环境，从周围的海水中富集海洋微生物和营养物质，形成广泛斑块状分布的海洋生物群落。同时，海洋雪发挥着纵向输送介质的作用，为在不同海洋深度分布的浮游动物、鱼类等海洋生物提供重要的食物来源。

海洋雪被视为深海和底栖生态系统的基础，因为阳光不能到达这些区域，深海生物严重依赖海洋雪作为物质和能量的来源。美国国家海洋和大气管理局的科研人员测量了海洋雪中的可用物质，发现其中含有大量的碳和氮有机化合物，可以养活深海中的许多食腐动物。

在地球的碳循环过程中，海洋雪在一定程度上也发挥着缓解温室效应的重要作用。以二氧化碳形式存在的碳，可以被海洋中的浮游植物通过光合作用固定，同时浮游植物也可将碳掺入由碳酸钙组成的外壳中。随后，浮游植物与其他组分一起混合聚集，以海洋雪的形式被输送到深海底部。这些被固定的碳物质在很长时间内不会再进入大气。通过这种方式，海洋雪不仅降低了地球大气中的碳浓度，而且也有效减少了海洋酸化的威胁。因此，海洋雪的形成和纵向输送沉降过程，对海洋生态食物链和全球碳循环起到了至关重要的作用。

随着近几十年来全球气候变暖，海洋温度在不断上升，这导致海洋雪不断聚拢，形成黏液物质。这些黏液物质经常在地中海沿岸被观察到。它们会形成黏液团困住海洋生物，使其窒息而亡。形成的大型黏液物质沉入海底，犹如一张巨大的密网笼罩住海底生物，造成严重的生态危机。此外，每年大约有超过800万吨的塑料垃圾从陆地流入海洋。这些塑料垃圾经过紫外线风化和一系列物理机械作用后，会形成大量的微塑料颗粒，而海洋雪成为这些微塑料颗粒进入深海的主要途径之一。

海洋雪与微塑料颗粒结合，变成“塑料雪”，这将给海洋生态系统带来严重的影响。因此，微塑料颗粒与海洋雪的相互作用机制是一个非常值得研究的问题。

近年来，纳米污染物已被证实存在于自然环境中，包括水、土壤、大气等。纳米银就是粒径为纳米级的金属银单质。作为应用最广泛的纳米材料之一，纳米银在海洋中的浓度在每升纳克到每升微克水平范围内。鉴于纳米银的强烈生物化学活性和微生物在海洋雪形成中的重要作用，我们的课题组探究了纳米银对海洋雪形成的影响及其潜在的微生物机制。2022年，我们的课题组在国际期刊《环境科学与技术》上发表研究论文，指出纳米银可以抑制海洋雪的形成。然而，在最新的研究中，我们的课题组发现纳米银可以通过与形成的海洋雪相互作用而累积较大的絮块。因此，纳米银对海洋雪的影响在不同的发展阶段是不同的。

考虑到海洋雪在海洋中广泛分布，每升水中含有0—100个颗粒，似乎纳米银与已形成的海洋雪之间的相互作用更为普遍。更大的海洋雪絮块的发展具有积极影响，可以为海洋生态系统带来许多好处，如增强斑块性质，促进纳米银颗粒物质的垂直运输。然而，海洋雪是浮游生物和鱼类的重要食物来源，纳米银与海洋雪结合会给食物链带来健康风险。

其实，在日常生活中，我们也接触到海洋雪。海洋雪可以作为饵料用于饲喂水生动物，在水产养殖中具有重要意义。同时，海洋雪聚集体也可以作为异养细菌生产的育菌培养基，在微生物产业中发挥着重要作用。此外，研究表明，被海洋雪输送的细菌可能会与来自海底的细菌进行基因交换，这有可能帮助科学家们发现适应高压低温的菌种。

（第一作者系华中科技大学环境科学与工程学院教授、博士生导师，第二作者系华中科技大学环境科学与工程学院在读博士）