早在几十年前，人们就首次发现微小的塑料污染碎片漂浮在海面上。现在，在首项研究中，研究人员系统地梳理了一片海洋从上到下的微塑料情况，发现深水区（关键的海洋动物栖息地）的塑料污染物负荷明显高于地表水。令人震惊的是，加利福尼亚州相对清洁的蒙特雷湾深处的微塑料比臭名昭著的太平洋垃圾带地表的微塑料还要多。
蒙特雷湾水族馆首席科学家、周四发表在《科学报告》杂志上的这项研究的合著者凯尔·范·豪坦说：“到目前为止，我们对微塑料的了解基本上来自地表，因为那里是最容易到达的地方。这篇论文揭示了一个巨大的、被忽视的储藏库。”
微塑料是微小的碎片，它们是从较大的塑料物品（如瓶子或袋子）在环境中降解时分解下来的，也是从合成织物上脱落的纤维。它们的尺寸范围从米粒大小到病毒大小不等，已在海洋、湖泊、土壤甚至空气中被发现。之前的许多研究已经记录了在孤立的深海或海底沉积物样本中对微塑料污染的一次性观测。但直到现在，令人望而却步的后勤工作阻碍了对这种颗粒进行受控的、从地表到海底的普查。
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MBARI的研究人员捕捉到被称为樽海鞘的小型蝌蚪状动物（如图中所示），并发现它们摄入了微塑料颗粒。图片来源：© 2017 MBARI
为了克服这些障碍，时任蒙特雷湾水族馆海洋学家的C·阿内拉·乔伊和人口生态学家范·豪坦组建了一个由机器人、物理化学和深海生态学专家组成的多样化团队。研究人员使用遥控潜水器（ROV）在蒙特雷湾的近岸和离岸地点采集样本。当遥控潜水器从地表以下5米下降到1000米时，一个专门设计的采样器过滤了数千升水，网格保留了直径大于0.01毫米的颗粒（大约相当于人类红细胞的大小）。回到实验室后，研究小组使用光谱学来识别存在的塑料类型。
与研究人员的预期相反，他们发现的聚合物表明，污染其采样点的大部分微塑料并非来自海湾各处部署的渔具，而是来自一次性饮料和食品容器中常见的材料。他们还发现，在离岸采样点（距离海岸24公里以上）的颗粒物比近岸采样点更多。范·豪坦说，这表明研究小组回收的大部分污染物可能来自更远的地方——这表明“海洋中循环着相当多的塑料”。
尽管研究人员在他们观察的任何地方都发现了微塑料，但这些颗粒在水中分布不均。地表——他们直观地认为那里会发现最多的塑料，因为它比水密度小——实际上含有最低的浓度，与海底相当。位于地表以下180至460米的深海区域，被称为中层水域，含有最高量的微塑料垃圾——大约是地表的四倍。范·豪坦认为，这可能是因为当塑料分解成更小的碎片时，它会充满生物物质，导致它在水柱中下沉。洋流也可能影响微塑料集中的深度，并且可能是海底附近颗粒较少的原因之一。
研究人员在深海樽海鞘（左）和远洋红蟹（右）的体内发现了微塑料颗粒。图片来源：© MBARI（左）；© 蒙特雷湾水族馆（右）
加州大学圣巴巴拉分校贝尼奥夫海洋倡议主任道格拉斯·麦考利说：“我认为我们许多人认为，由于塑料制品是漂浮的，我们会在海洋表面看到更多的微塑料。”他没有参与这项研究。然而，“重要、新颖且必要”的结果表明，“真正的太平洋垃圾带可能隐藏在地表以下800英尺[240米]处。”
英国埃克塞特大学海洋战略负责人布伦丹·戈德利也未参与该研究，他表示，这篇新论文为生态学家和海洋学家追踪塑料污染在整个海洋生态系统中的运动提供了一个框架。他指出，这些发现虽然重要，但仅基于“一个离散的地点，我们需要扩展此类研究，以 выяснить 这些发现的普遍适用性。”
范·豪坦说，如果这些结果适用于更广泛的海洋环境，那么中层水域的塑料浓度将令人担忧，因为该区域是大多数海洋动物的关键栖息地。他和他的同事在远洋红蟹和巨型樽海鞘（两种生活在中层水域的滤食性物种，对海洋表面和海底的食物网至关重要）中发现了大量的微塑料。这些颗粒不提供热量价值，并且可能含有有毒化学物质。它们对物种种群的最终影响仍然未知，尽管研究表明微塑料会干扰繁殖并损害某些生物的内脏器官。范·豪坦说，可以肯定的是，“这是一个严重的问题，它代表了我们大幅度改变自然系统的能力。”
然而，他说，在其他方面，结果是令人鼓舞的。如果大部分废物来自一次性塑料，这意味着我们可以通过选择大幅度减少这些非必需产品的生产和使用，在很大程度上关闭微塑料污染的源头。