微塑料搭乘“順風(fēng)車”沉入深海，直接證據(jù)來了！

我們生活的地球，每一個角落幾乎都受到了微塑料的侵擾。這些細小的塑料顆粒，直徑往往小于5毫米，就像空氣中的塵埃一樣，無處不在。海洋，作為地球上最為廣闊的生態(tài)系統(tǒng)，也無可避免地成為了微塑料的最終歸宿。每年，都有數(shù)百萬噸的塑料垃圾涌入海洋，而這些塑料在漫長的歲月中逐漸分解，形成了難以計數(shù)的微塑料。

你或許見過海洋表面漂浮的塑料垃圾帶，那些觸目驚心的畫面，引發(fā)了人們對海洋塑料污染的關(guān)注。但是，科學(xué)家告訴我們，這些漂浮在海面的塑料僅僅是冰山一角，只占海洋塑料總量的不到1%。那么，剩下的99%的塑料都去了哪里呢？最新的科學(xué)研究揭示，它們中的絕大部分，特別是那些來自于我們衣物和紡織品的細小纖維，正在悄然沉入深海。

塑料污染對海洋生態(tài)造成廣泛而深遠的影響，大型塑料垃圾如廢棄漁網(wǎng)（幽靈漁網(wǎng)）會對海洋生物造成直接的物理傷害，例如纏繞導(dǎo)致窒息、受傷甚至死亡，同時也會破壞海洋棲息地。而數(shù)量更為龐大的微塑料，則可以通過被海洋生物誤食進入食物鏈，不僅可能對生物個體的健康造成損害，還可能將有毒物質(zhì)傳遞到更高營養(yǎng)級的生物，最終甚至威脅到人類的健康，微塑料的廣泛分布也使得整個海洋生態(tài)系統(tǒng)都面臨著潛在的風(fēng)險。上圖：一只被廢舊的塑料漁網(wǎng)困住了的海龜，命運不妙。?攝影：王敏幹（John MK Wong） | 綠會融媒·“海洋與濕地”（OceanWetlands）

深海是一個我們?nèi)祟愔跎俚纳衩厥澜?。那里光線昏暗、水壓巨大，卻孕育著獨特的生命。長期以來，科學(xué)家們一直猜測，某種強大的力量正在將微塑料從陸地和淺海帶往遙遠的深海海底。其中，一種被稱為“濁流”的現(xiàn)象引起了科學(xué)家的重點關(guān)注。

想象一下，在水下世界，也存在著類似于陸地上雪崩的自然現(xiàn)象。當(dāng)大量的泥沙、碎石等物質(zhì)在重力作用下，沿著海底斜坡快速滑動時，就形成了濁流。這種水下“雪崩”的力量非常驚人，它們能夠以極快的速度移動，裹挾著沿途的物質(zhì)，奔向更深的海域。

“濁流”是指在水下，由于懸浮的沉積物（比如泥沙、碎石等）濃度過高，導(dǎo)致水的密度大于周圍清水，在重力作用下沿著海底斜坡快速流動的現(xiàn)象。這種密度流就像水下的“雪崩”，能夠以相當(dāng)高的速度移動，并裹挾著大量的沉積物以及其他物質(zhì)，從較淺的區(qū)域向下輸送到更深的海域。濁流是海洋地質(zhì)學(xué)中一種重要的物質(zhì)輸送方式，對海底地形的塑造和深海沉積物的分布有著顯著的影響。

那么，問題來了——這些勢不可擋的“濁流”，是否也成為了微塑料進入深海的“高速通道”呢？

過去的研究大多基于對海底沉積物中微塑料的分析，間接推斷濁流的作用。但是，一直缺乏直接的證據(jù)，沒能夠在真實的海洋環(huán)境中捕捉到濁流攜帶微塑料的過程。

“海洋與濕地”（OceanWetlands）小編注意到，最近，一個由多國科學(xué)家組成的團隊，包括來自英國曼徹斯特大學(xué)、國家海洋學(xué)中心、利茲大學(xué)以及荷蘭皇家海洋研究所的研究人員，通過一項開創(chuàng)性的研究，首次在真實海洋環(huán)境中直接觀測、并證實了濁流正是將大量微塑料輸送到深海的關(guān)鍵機制。他們的研究成果發(fā)表在了著名的《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》期刊上，為人類理解深海微塑料污染的來源、擴散提供了重要的科學(xué)依據(jù)。

圖源：DOI: 10.1021/acs.est.4c12007

接下來，咱們來看看，他們是怎樣開展這個研究的。

為了揭開濁流攜帶微塑料的秘密，科學(xué)家們選擇了一個位于東北大西洋凱爾特海的特殊地點——惠塔德峽谷（Whittard Canyon）。

這項研究是在歐洲大陸架邊緣的一個深海峽谷中進行的。上面是研究地點的地圖。圖片來源：曼徹斯特大學(xué)

這個峽谷非常獨特，它的源頭距離今天的海岸線大約300公里。這意味著，它并非直接與陸地的河流相連，而是通過大陸架上的洋流輸送沉積物?；菟聧{谷的地形復(fù)雜，擁有多個分支，最終匯入更深的海底盆地。這里也是濁流活動較為頻繁的區(qū)域，為科學(xué)家們研究濁流的運動和攜帶物質(zhì)提供了天然的實驗室。

上圖：大量微塑料分布于陸地分離的惠塔德峽谷海底。(A) 惠塔德峽谷的地理位置，可見其與最近海岸線之間被 300 公里的陸架隔開。(B) 惠塔德峽谷四個主要分支及其相鄰的探險家峽谷和丹吉爾峽谷的概覽。(C) 在惠塔德峽谷東部分支中布設(shè)的兩個潛標（M1 和 M2）、沉降捕獲器（ST）、七個柱狀沉積物巖心采樣點（C1–7）、箱式巖心采樣點 65 以及推管巖心采樣點的位置。圖中同時展示了每個柱狀沉積物巖心中微纖維和微塑料碎片的平均濃度及其相對百分比。(D) M1 潛標位置的聲學(xué)多普勒流速剖面儀（ADCP）和沉降捕獲器（ST）的示意圖，該位置已在 (C) 中標出。(E) 全球不同海底峽谷中微塑料豐度的比較（詳見表 S1）；不同的顏色組突出了最大微塑料濃度的變化；誤差棒表示平均值的標準誤差。沉降捕獲器是一個單獨的樣本，但其微塑料濃度最高。圖源：DOI: 10.1021/acs.est.4c12007

該研究團隊在惠塔德峽谷的不同深度布設(shè)了先進的監(jiān)測設(shè)備，包括聲學(xué)多普勒流速剖面儀（ADCP）。這些儀器就像海底的“雷達”，能夠?qū)崟r監(jiān)測水流的速度和方向，以及水中懸浮顆粒的濃度。其中一個關(guān)鍵的監(jiān)測點位于水深約1591米的地方，距離峽谷源頭約26公里。

除了水下監(jiān)測設(shè)備，科學(xué)家們還在這個監(jiān)測點上方10米處安裝了一個沉降捕獲器。這個裝置就像一個海底的“漏斗”，能夠收集濁流經(jīng)過時沉降下來的物質(zhì)，包括泥沙和可能存在的微塑料。

上面幾張照片生動地展現(xiàn)了科學(xué)家們是如何在惠塔德峽谷這個深海區(qū)域，直接獲取海底的泥土和“水下雪崩”（濁流）中攜帶的物質(zhì)的。(A) 你可以看到一個被稱為 CTD 采水系統(tǒng)的復(fù)雜儀器，它就像一個多功能的深海探測器，也用于采集圓柱狀的沉積物樣本（這種樣本被稱為柱狀巖心，具體位置可以參考文章中的圖 1）。(B) 這張照片展示的是一個特殊的“漏斗”狀裝置，也就是沉降捕獲器。它被固定在 M1 這個海底觀測點（同樣可以在圖 1 中找到），專門用來收集濁流經(jīng)過時沉降下來的各種顆粒物質(zhì)。(C) 這張?zhí)貙懻掌尸F(xiàn)的是柱狀取樣器的真面目，它是一個直徑大約 6 厘米的管狀設(shè)備，像一個“吸管”一樣插入海底獲取沉積物，通常懸掛在 CTD 系統(tǒng)下方約 7 米的位置。(D) 這里展示的是一個更大的“盒子”狀取樣器，被稱為箱式取樣器。科學(xué)家們用它采集更大體積的沉積物，并從中取出更小的圓柱狀樣本（直徑約 10 厘米）用于各種詳細的分析，比如測定沉積物的年代（鉛-210 年代測定）、進行 X 射線掃描以及分析顆粒的大小。(E) 最后，這張圖并排展示了箱式巖心 65 的兩種“照片”：左邊是它的線性掃描圖像，你可以看到沉積物的紋理；右邊是它的 X 射線照片，這能幫助科學(xué)家觀察沉積物內(nèi)部的結(jié)構(gòu)（更詳細的信息可以在圖 S6 中找到）。照片顯示，這里的沉積物主要是細膩的粉砂，顆粒大小分布比較均勻，并且能看到一些生物擾動的痕跡，同時，從底部 (B) 到頂部 (T)，沉積物的顆粒大小呈現(xiàn)出逐漸變細的趨勢。圖源：DOI: 10.1021/acs.est.4c12007在為期一年多的時間里，監(jiān)測設(shè)備忠實地記錄著惠塔德峽谷的水下活動。終于，在2019年7月17日，科學(xué)家們捕捉到了一次明顯的濁流事件。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)時的水流速度非?？?，達到了每秒3米，而且持續(xù)了大約3個小時。更重要的是，這次濁流事件發(fā)生后，沉降捕獲器中收集到了大量的沉積物。

科學(xué)家們對這些沉積物進行了細致的分析，結(jié)果讓他們震驚：在這些看似普通的泥沙中，竟然發(fā)現(xiàn)了大量的微塑料纖維和碎片！這直接證明了濁流確實能夠攜帶微塑料從較淺的大陸架區(qū)域輸送到深海。

為了更全面地了解微塑料在惠塔德峽谷的分布情況，研究團隊還利用一種特殊的取樣設(shè)備——巖心取樣器，從峽谷的不同位置和深度采集了海底沉積物樣本。這些樣本的采集深度從1417米到3270米不等?？茖W(xué)家們將這些沉積物樣本帶回實驗室，仔細分離和鑒定其中的微塑料。

通過顯微鏡觀察和傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）的分析，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，海底沉積物中同樣富含微塑料，其濃度甚至可以與全球其他已知的深海微塑料熱點區(qū)域相媲美。其中，最常見的微塑料類型是纖維，占總數(shù)的77%，而且這些纖維大多是塑料材質(zhì)，例如聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯醇縮丁醛（PVB）和聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）。其余的23%是半合成纖維，如人造絲和氯化橡膠。

值得注意的是，海底沉積物中的微塑料濃度在峽谷的主水道或其稍上方區(qū)域最為集中。而且，盡管惠塔德峽谷遠離陸地，但其微塑料的濃度卻高于全球其他一些與陸地河流直接相連的峽谷。考慮到全球存在著數(shù)千個像惠塔德峽谷這樣與陸地河流沒有直接聯(lián)系的“盲谷”，這項發(fā)現(xiàn)暗示，著這些峽谷可能在全球微塑料的深海輸送、儲存中扮演著比我們之前料想的更為重要的角色。

全球5849個海底峽谷的分布圖。“陸地分離型海底峽谷”是那些與主要河流系統(tǒng)沒有直接水下地形連接的峽谷，在全球所有海底峽谷（總數(shù)5849個）中占比高達97%（數(shù)量為5696個）。請注意，由于缺乏足夠的研究，南極洲的海底峽谷未包含在此分布圖中。圖源：DOI: 10.1021/acs.est.4c12007

進一步的研究，還揭示了微塑料在海底沉積物中的分布規(guī)律。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，大部分微塑料纖維集中在海底表面以下0~2厘米的深度，而且隨著深度的增加，微塑料的濃度呈現(xiàn)下降的趨勢。這可能與峽谷海底活躍的沉積過程有關(guān)。濁流的頻繁活動可能會擾動海底沉積物，使得新近沉降的微塑料富集在表層。

上圖：沉降捕獲器中不同類型的微纖維和微塑料碎片在體視顯微鏡下的代表性照片。 注意背景沉積物主要由石英顆粒組成。黑色箭頭指示微纖維；黃色箭頭指示微塑料碎片；白色箭頭指示底棲植物。比例尺為 1 毫米。(A) 展示了粉色和藍色微纖維，以及粉色微塑料碎片。(B) 展示了藍色和灰色微纖維，同時可見底棲植物和有機物。(C) 展示了藍色、灰色和紫色微纖維。圖源：DOI: 10.1021/acs.est.4c12007

此外，科學(xué)家們還分析了海底沉積物的顆粒大小，并將其與微塑料的濃度進行了比較。他們發(fā)現(xiàn)，微塑料的濃度與沉積物中細顆粒（小于63微米）的比例呈正相關(guān)，而與沉積物的中值粒徑呈負相關(guān)。這可能意味著，較細的沉積物由于其較高的粘性和較低的孔隙度，更容易捕獲和富集微塑料。

這項研究，首次直接證實了濁流是深海微塑料的重要輸送機制，更重要的是，它揭示了深海微塑料污染的潛在危害。該研究的領(lǐng)導(dǎo)者之一，曼徹斯特大學(xué)的伊恩·凱恩博士指出：“這些濁流輸送著維持深海生命至關(guān)重要的營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣，令人震驚的是，同樣的洋流也在攜帶這些微小的塑料顆粒?！?/p>

深海是地球上生物多樣性最為豐富的區(qū)域之一，許多獨特的生物棲息于此。這項研究表明，這些生物多樣性熱點區(qū)域現(xiàn)在也成為了微塑料污染的熱點區(qū)域，這無疑對深海生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成了嚴重的威脅。

這項研究的主要作者，曼徹斯特大學(xué)的Peng Chen博士進一步解釋了微塑料的潛在危害：“微塑料本身可能對深海生物有毒，但它們更像是一個‘載體’，能夠吸附和攜帶其他有害污染物，例如PFAS‘永久性化學(xué)品’和重金屬。這使得微塑料成為一種環(huán)境‘多重壓力源’，能夠通過食物鏈影響整個生態(tài)系統(tǒng)?！?/p>

想象一下，深海中的微生物吞食了這些攜帶毒素的微塑料，然后被小魚吃掉，小魚又被大魚吃掉，最終這些有害物質(zhì)可能會通過食物鏈傳遞到更高層次的生物，甚至可能影響到人類。

這項研究還利用水動力學(xué)原理，分析了濁流對不同大小和密度的顆粒的輸送能力。結(jié)果表明，在研究期間觀測到的濁流產(chǎn)生的剪切應(yīng)力足以懸浮包括礦物顆粒和微塑料在內(nèi)的各種物質(zhì)。由于微塑料的沉降速度遠低于沙粒等礦物顆粒，濁流更有可能將微塑料輸送到更遠的距離和更深的水域，最終到達深海海底盆地。

國家海洋學(xué)中心的邁克·克萊爾博士強調(diào)了這項研究對于制定未來政策的重要性：“我們的研究表明，對海底水流的詳細研究能夠幫助我們理解深海中微塑料的傳輸路徑，并找到那些‘丟失的’微塑料。研究結(jié)果突顯了制定政策干預(yù)措施的必要性，以限制未來塑料流入自然環(huán)境，并最大限度地減少對海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響?！?/p>

這項研究的意義深遠，它不僅揭示了深海微塑料污染的一個重要來源和輸送機制，也提醒我們，即使是遠離陸地的深海，也無法幸免于人類活動產(chǎn)生的污染。我們對于深海生態(tài)系統(tǒng)的了解還非常有限，微塑料的入侵可能會對那里脆弱的生命帶來難以預(yù)估的后果。

上面這項關(guān)于深海微塑料輸送的最新研究，通過直接證據(jù)揭示了濁流作為一種重要的自然機制，能夠?qū)⒋罅课⑺芰蠌慕^(qū)域快速有效地輸送到遙遠的深海，這進一步強調(diào)了塑料污染的廣泛性和深遠影響，甚至連遠離人類活動的深海生態(tài)系統(tǒng)也難逃其害?！昂Ｑ笈c濕地”（OceanWetlands）小編認為，這一發(fā)現(xiàn)為“塑料污染條約談判”提供了強有力的科學(xué)依據(jù)，凸顯了制定全球性、系統(tǒng)性措施以減少塑料生產(chǎn)和排放的緊迫性，并強調(diào)了關(guān)注塑料全生命周期和控制陸源塑料污染的重要性，因為即使是間接進入海洋的塑料，最終也會通過自然過程擴散到最偏遠的區(qū)域，對全球海洋生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成長期威脅。上圖是韓國“塑料條約”政府間談判委員會第五屆會議INC-5會場剪影。攝影：張效唯（綠會INC-5代表團）?綠會融媒·“海洋與濕地”（OceanWetlands）

目前，該研究團隊正將目光投向更深入的領(lǐng)域，他們希望進一步了解微塑料對海洋生物的具體影響，例如對海龜和深海動物的影響。這項最新的研究成果，無疑為我們敲響了警鐘，提醒我們海洋塑料污染的嚴峻性，以及采取緊急行動減少塑料排放的必要性。

資訊源 | Environmental Science & Technology Article ASAP (2025)
文 | 王海詩（Amphitrite Wong）

編輯 | Linda Wong

排版 | 綠葉

參考資料略