近期，華東師范大學科研團隊聚焦南海西北部水體微塑料的分布特征、來源及輸運機制展開專項研究。團隊采用大型原位過濾裝置——浮游生物泵，系統(tǒng)獲取了50~1000米水層的微塑料定量數(shù)據(jù)，為深入解析邊緣海微塑料垂直遷移過程、評估海洋污染生態(tài)風險提供了關鍵科學依據(jù)。

微塑料污染已成為全球性重大海洋環(huán)境問題。海洋作為微塑料的主要匯集體，傳統(tǒng)研究多聚焦于表層水體，并普遍認為微塑料主要通過洋流實現(xiàn)水平方向的擴散傳輸。然而，微塑料的遷移過程并非局限于表層，其也可通過多重機制發(fā)生垂直遷移，包括物理過程（如湍流、溫鹽環(huán)流）及生物地球化學過程（如生物附著、海洋雪聚集、糞便顆粒沉降），使整個水柱成為潛在的微塑料儲庫。

南海作為西太平洋半封閉邊緣海，受高強度人類活動與大型河流輸入影響，其表層微塑料污染已獲證實，但關于中深水層（尤其是500米以深）微塑料的分布、組成與通量數(shù)據(jù)極為匱乏，嚴重制約了對該區(qū)域塑料全路徑輸運與深海生態(tài)風險的理解。

為填補這一空白，研究團隊采用大體積原位過濾技術（浮游生物泵），對南海西北部50~1000米水柱進行系統(tǒng)采樣，旨在獲取其垂直分布基線數(shù)據(jù)，并揭示環(huán)境因子與輸運機制的關鍵影響。

研究于2020年夏季在南海西北部3個站位（沿115°E分布，圖1）開展，采用浮游生物泵（KC Denmark，圖2）進行大體積原位過濾，共采集50~1000米水層的11個樣品。采樣后，通過立體顯微鏡進行形貌觀察與計數(shù)，并利用微傅里葉變換紅外光譜（μ-FTIR）鑒定聚合物組成。之后采用多種數(shù)據(jù)分析方法探究微塑料分布與環(huán)境因子之間的關系。

浮游生物泵工作原理：該設備通過抽水泵持續(xù)抽取含有微塑料的海水樣品，海水流經(jīng)配套過濾網(wǎng)衣時，微塑料顆粒被截留，最終目標微塑料樣品富集于網(wǎng)底收集管內(nèi)，從而完成整個采樣操作。

圖1 南海西北部采樣站位

圖2 浮游生物泵工作原理示意圖及現(xiàn)場工作圖

1.豐度與垂直分布：微塑料豐度范圍為0.2~1.5 n/m3，平均值為0.56 ± 0.40 n/m3。豐度隨深度增加呈顯著下降趨勢（r = -0.74，p < 0.01），50米層平均豐度最高（1.00 ± 0.43 n/m3），1000米層降至0.2 n/m3（圖3）。

圖3 各采樣站位的微塑料豐度（a:W1,b:W2,c:W3）及平均微塑料豐度（d）

2.組成特征：微塑料以碎片（72.58%）和纖維（20.97%）為主（圖4），顏色以透明（43.55%）和綠色（22.58%）居多。聚合物以聚丙烯（PP）和聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）為主（各占22.58%），其中PET多存在于纖維與碎片中。

圖4 各采樣站位不同水層中微塑料的形態(tài)、顏色及聚合物類型組成

3.粒徑分布：微塑料平均粒徑為0.91 ± 0.97 mm（圖5），不同水層間無顯著差異（p > 0.05），但500米層平均粒徑最大（1.14 ± 1.46 mm）。小于1 mm的微塑料占總數(shù)的70%以上。

圖5 南海西北部水體中不同深度（a）、不同站位（b）及頻率分布（c）的微塑料粒徑

4.來源與輸運機制：NMDS分析表明，透光層（<200 m）與無光層（>200 m）微塑料群落具有較高相似性（圖6），說明水柱微塑料主要來源于表層水。Mantel檢驗顯示，微塑料豐度與水深、鹽度、密度呈顯著負相關，與電導率、溶解氧呈正相關。盡管PP、PE等低密度聚合物理論上應漂浮于表層，但本研究在深水層（如800米）仍檢出其存在，說明生物過程與物理過程共同驅(qū)動微塑料向深層遷移。

圖6 各采樣站位的微塑料NMDS分析（a）及微塑料豐度、特征與環(huán)境因子的Mantel檢驗（b）

本研究借助浮游生物泵這一大體積原位過濾設備，首次系統(tǒng)揭示了南海西北部水柱中微塑料的垂直分布特征。結果表明，微塑料在整層水柱中均有分布，且其豐度隨深度遞減。組成以碎片和纖維為主，PP與PET為主要聚合物類型。微塑料的垂直遷移受多種海洋過程共同調(diào)控，不僅受密度與海水物化性質(zhì)影響，生物活動及海洋動力過程亦起到關鍵作用。

研究結果凸顯了浮游生物泵作為大體積原位采樣方法的核心優(yōu)勢，為南海微塑料污染評估與管控提供了重要數(shù)據(jù)。未來應進一步開展標準化方法研究，并通過跨學科手段深化對微塑料垂直輸運機制及其生態(tài)效應的理解。

參考文獻

1.Li, C. J., Zhu, L. X., Wang, X. H., & Li, D. J. (2025). Elucidating the distribution and characteristics of microplastics in water column of the northwestern South China Sea with a large-volume in situ filtration technology (plankton pump). Frontiers in Marine Science, 12, 1556592. https://doi.org/10.3389/fmars.2025.1556592

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