当海面气泡把有毒藻类送上天空
在一些海岸，有害藻华带来了一个公共卫生问题：海边居民和工作者出现呼吸道刺激的报告越来越多。罪魁祸首之一是一种微藻——卵形蛎甲藻（Ostreopsis cf. ovata）。二十多年来，它一直在地中海沿岸暴发，近来又在大西洋沿岸扎下根来，2021年在比斯开湾出现了首次有记录的暴发。它的细胞会产生强效毒素，这些毒素可溶于海水，但很快就会被阳光和细菌分解。
人们已经知道，溶解的毒素可以进入空气。但毒素是否也会由颗粒——完整的细胞或细胞碎片——携带，此前并不清楚。
海滩空气中的细胞
2025年7月蛎甲藻暴发期间，研究团队在法国巴斯克海岸圣让-德吕兹的埃罗马尔迪（Erromardie）和马亚尔科（Mayarco）海滩，于涨潮时在距海岸线20米处安装了一台空气采样器。在三个采样日里，它持续捕获到完整和破碎的蛎甲藻细胞。假设一个人每小时呼吸一立方米空气，那么海滩游客、沿海工作者和居民每小时最多可吸入约二十个细胞。
气泡破裂产生的射流
海浪飞沫（海洋气溶胶）是海洋与大气之间的主要桥梁。风从浪尖撕下水滴，而在海面破裂的气泡会抛出两类液滴。首先，覆盖在气泡顶部的薄膜破碎成微小的液滴；随后，敞开的空腔在几毫秒内塌陷，其底部向上喷出一股快速而细长的射流，射流再碎裂成较大的射流液滴。
此前以细菌和微塑料进行的实验表明，第一颗射流液滴中的颗粒往往比海水更富集——最多可达数百倍。通常的解释是一种表面效应：上升的气泡把粘附在其表面的颗粒一路扫起。但这种解释无法说明，像蛎甲藻这样直径约35微米的大细胞，是如何进入100到800微米的液滴里的。
A：海滩上的空气采样器。B：海洋产生飞沫的三种方式。C：气泡空腔塌陷。D：射流在蛎甲藻培养液中碎裂（深色点为细胞）。E：显微镜下的第一颗液滴，其中有几个正在游动的细胞。——图1，Figà Talamanca 等（2026），arXiv:2610.29719，CC BY 4.0。
一次一个气泡
巴黎让·勒朗·达朗贝尔研究所（索邦大学与法国国家科学研究中心）的埃莱特拉·菲加·塔拉曼卡（Elettra Figà Talamanca）、朱丽叶·皮埃尔（Juliette Pierre）和埃莱娜·德·马勒普拉德（Hélène de Maleprade），与滨海自由城（Villefranche-sur-Mer）和佛兰德海洋研究所的海洋学家合作，把单个气泡释放到藻类培养液中，在红光下以最高每秒40,000帧的速度拍摄射流，并用玻璃载片接住第一颗液滴，在显微镜下计数其中的细胞。
他们的主要实验对象是一种无害且被充分研究的淡水藻类——莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii），直径约8微米。他们改变了气泡大小、气泡上升的起始深度，并让藻类浓度跨越四个数量级，随后又加入了三种大小和形状各异的海洋藻类。
两种状态
- 第一颗液滴总会捕获藻类，数量从零到一千个细胞不等。
- 在稀释的水中，液滴中的藻类浓度约为培养液的十倍，接近微塑料的测量值——这一数值是在用作模型的小型淡水藻上得到的。包括蛎甲藻在内的大型海洋藻类是在本已密集的水中测量的，得到的富集程度约低十倍——大约为一倍或更低。
- 在藻类密集的水中，从大约每毫升100,000个细胞开始，富集程度——即液滴中的藻类比海水多出多少倍——急剧下降——作者称这种现象此前从未有过报道。细胞越大，这种下降出现得越早。
- 游动不起作用：经化学固定、不能动的细胞表现完全相同，改变鞭毛（它们用来游动的两条鞭状尾巴）的长度也没有任何影响。与气泡表面的距离似乎也不是关键。
追上射流的细胞
对射流中蛎甲藻的高速拍摄给出了答案。有些细胞起初位于射流中将成为第一颗液滴的那部分之外，却在液滴脱离前追上了它。射流的核心比顶端上升得更快，因为顶端受重力减速，于是细胞在顶部堆积起来。
A–B：在射流中追踪的细胞；红色轨迹在第一颗液滴（灰色带）断开前进入其中。C：在相同条件下，微塑料（左）在液滴中的浓度远高于藻类（右）。——图3，Figà Talamanca 等（2026），arXiv:2610.29719，CC BY 4.0。
把射流顶端视为一个由这股流动不断填充的“储液池”，就能得到一条简单的定律。它预测富集系数约为5，无需任何可调参数——对一个毫无拟合的模型来说，这个量级是正确的，与测量结果相差不超过两倍——并且解释了为什么非常小的液滴可以极度富集。
在藻类密集的水中，液滴只是被装满了。但藻类表现得好像比其身体大十倍左右，其物理原因仍是未解之谜。同样大小的微塑料不会出现这种饱和：在相同条件下，对微塑料而言液滴比水富集3.4倍，而对藻类而言却比水贫乏25倍（富集系数为0.04）。
毒素的颗粒通道
这项研究表明，海浪飞沫可以把完整的有毒蛎甲藻细胞送入空气，这为藻华期间的空气传播毒性提供了一条可能的颗粒通道。它相对于溶解毒素究竟增加了多少影响，以及其他类型的飞沫液滴扮演什么角色，是下一步要回答的问题。