通过基于邮轮的机遇性方法，对极地地区的海洋垃圾、微塑料污染及有机添加剂进行评估

《Marine Pollution Bulletin》：Marine litter, microplastic pollution and organic additives assessments in polar areas through an opportunistic cruise ship-based approach

微塑料在北极和南极广泛存在，南极西南部冰中首次检测到有机磷酸酯和邻苯二甲酸酯，北极沉积物微塑料浓度更高。研究证实 cruise ship 采样方法有效，为全球极地微塑料评估提供基准数据。

　　

奥利维亚·杰里尼（Olivia Gerigny）| 梅兰妮·乌尔高（Mélanie Ourgaud）| 劳尔·帕皮永（Laure Papillon）| 克里斯托夫·布拉奇-帕帕（Christophe Brach-Papa）| 让-路易·冈萨雷斯（Jean-Louis Gonzalez）| 马克桑斯·马科利尼（Maxence Maccolini）| 朱莉·马尔尚（Julie Marchand）| 理查德·桑佩雷（Richard Sempéré）| 弗朗索瓦·加尔加尼（Fran?ois Galgani）

法国海洋开发研究学院（Ifremer），LER-PAC，法国拉塞纳-苏尔-梅尔（La Seyne-sur-Mer）

摘要

本研究基于一次机会性航行所得的成果，该航行在北极西部和南极半岛西南部的海域对表层水、沉积物及海冰中的微塑料和化学污染物进行了采样。所有样本中均检测到了微塑料。在南极，漂浮微塑料的密度（100–5000微米）高达314,251个/平方公里；在北极则为63,593个/平方公里。在南极半岛西南部，最小尺寸的微塑料（100–300微米）占主导地位（97%），其中纤维（80%）和碎片（19%）是主要成分。而在北极东部，两种尺寸范围的微塑料分布更为均匀（分别为58%和40%），并且聚合物种类也更为丰富。北极地区的沉积物中微塑料浓度更高（最高达470个/公斤），而南极半岛西南部则较低（最高399个/公斤）。此外，本研究首次在南极半岛西南部的海水中检测到了有机磷酸酯和邻苯二甲酸酯（浓度分别为35.18 ± 18.31纳克/升和72.68 ± 39.71纳克/升），在海冰中分别为50.44 ± 24.79纳克/升和16.72 ± 11.46纳克/升）。这项研究展示了利用邮轮进行采样在监测偏远地区方面的有效性，并为全球微塑料污染评估提供了重要的基础数据。

引言

塑料是构成海洋“暴露组”（即所有化学和生物污染物以及物理条件变化的总和）的压力源之一，这些因素被认为会改变海洋生物多样性和生态系统服务，并对海洋环境构成重大威胁（Mu?iz和Rahman，2025；Sutherland等人，2010；UNEP，2016）。塑料污染是一个全球性的环境问题，受到了广泛关注（Jambeck等人，2015；Marcharla等人，2024）。这种污染包括宏观塑料垃圾（macrolitter）和微塑料垃圾（microplastics，MPs）。宏观塑料垃圾的尺寸在25毫米至1米之间，中观塑料垃圾（mesolitter）的尺寸在5毫米至25毫米之间，而微塑料（MPs）的尺寸则在1微米至5毫米之间（GESAMP，2019）。此外，越来越多的研究表明，微塑料可能会进一步破碎成纳米塑料（例如约1至1000纳米范围内的颗粒），尽管其定量及其环境影响仍存在很大不确定性（Chain，2016；德国联邦风险评估研究所等，2020；Gigault等人，2018；Masseroni等人，2022）。微塑料可以是原始产生的，也可以是通过环境因素（温度、紫外线、盐度、波浪和潮汐的机械作用等）导致较大塑料垃圾破碎而产生的。微塑料普遍存在于海洋生态系统的各个组成部分中，包括水、沉积物和生物体。由于它们体积微小，生物很容易摄入微塑料（Catarino等人，2022；Giani等人，2019；Kumar和Prasannamedha，2021）。

塑料污染已成为一个具有全球影响的严重环境问题，甚至影响了看似原始的北极海洋生态系统。尽管该地区人口稀少、工业活动有限，但微塑料和较大塑料垃圾如今仍存在于北极的水域、沉积物、海冰和生物体内，主要通过洋流、大气沉降和海冰动态传播（Halsband和Herzke，2019；Morgana等人，2018；Roscher等人，2025）。这种广泛的污染威胁着脆弱的北极生态系统的健康，并引发了人们对极地食物网中生物累积和营养传递的担忧（Collard等人，2025；Lloyd-Jones等人，2023）。最新研究强调了进行长期监测、改进废物管理和采取有针对性的政策干预措施以减缓这些脆弱环境进一步退化的紧迫性（Osmundsen，2023；Vetter等人，2025）。

塑料和微塑料污染已经蔓延到地球上最偏远、看似原始的地区，包括南极洲。作为科学研究和旅游的热点区域，南极半岛西部由于人类活动增加以及来自低纬度地区的垃圾海洋运输而特别容易受到影响（González-Pleiter等人，2021；Lacerda等人，2019）。最近的研究记录了微塑料在表层水、沉积物和生物体中的存在，引发了人们对这一脆弱生态系统生态影响的担忧（Cebuhar等人，2024；Leistenschneider等人，2024）。了解南极洲塑料污染的来源、分布和影响对于制定缓解策略和保护极地生态系统至关重要。

此外，有机磷酸酯（OPEs）和邻苯二甲酸酯（PAEs）是最常用的塑料添加剂，分别用作阻燃剂和增塑剂（Aldegunde-Louzao等人，2024；Langknecht等人，2023；Wang等人，2025）。这些化合物并未与聚合物基质发生化学结合，其释放到环境中的情况取决于环境条件（Fauvelle等人，2021；Paluselli等人，2019；Rani等人，2023；Wang等人，2023）。由于其持久性、生物累积潜力和潜在毒性，OPEs和PAEs引发了人们对它们生态和健康影响的日益关注（Net等人，2015；Trasande等人，2024）。

塑料并不是唯一的压力源，但它是在全球海洋中最普遍存在的污染物之一，尤其是在偏远地区（如极地地区），这得益于其远距离传输的特性。预测海洋中塑料污染的后果尤其复杂，因为这需要自然科学、化学、物理和社会科学等多个领域的专家进行相关采样和科学研究。

北极地区的垃圾和微塑料污染问题最近受到了北极理事会多个机构和工作组的关注，该理事会制定了《北极海洋垃圾区域行动计划》（PAME，2019），并成立了南极研究科学委员会（SCAR）及其塑料行动小组指导委员会。然而，要全面了解垃圾和微塑料的全球来源、传输和归趋，仍需更多具体知识。目前，针对南极地区的管理小组较少，相关研究也相对不足（Rota等人，2022；Waller等人，2017），与北半球相比情况更为严重（Mishra等人，2021）。关于微塑料存在和影响的信息在许多地区仍然匮乏，表明迫切需要开展研究行动和标准化常规监测。

最后，塑料污染引起了公众的广泛关注，并为参与式科学研究提供了良好机会，这种研究方法非常适合机会性航行。因此，本项目旨在提供关于通常被视为原始地区的塑料污染程度的信息。本文的目的是汇总塑料污染的主要方面，包括新兴的有机添加剂污染形式。通过整合互补的分析方法，我们希望获取这些通常被视为原始地区的塑料污染及相关有机添加剂（如有机磷酸酯和邻苯二甲酸酯）的水平信息。

项目将特别关注基础实验，以更好地了解某些偏远极地地区的塑料污染情况。同时，项目设计还将扩展到更深入地研究海水、沉积物中的塑料/微塑料以及海水和海冰中有机添加剂污染的程度。这将为后续研究和可能的长期监测提供必要的科学和技术基础。此外，塑料污染问题通常会受到公众的广泛关注，为公众提供重要信息。

本研究项目符合法国2030年极地战略，该战略侧重于加强国家在极地海洋研究方面的科学努力，支持新观测能力的发展，并产生所需的知识，以更好地了解和保护极地环境。

研究区域和采样地点

2022年5月，在北极东部（图1），我们在四个站点从水面采集了五个样本，从沉积物中采集了三个样本，这些站点位于东格陵兰的Tassiilaq、Sermilik、Kuummiut和Storo峡湾，以及一个近海参考点。随后，在2022年12月，我们在南极半岛西南部从水面采集了六个样本，从沉积物中采集了四个样本（图1）。

漂浮微塑料（FMPs）

在南极半岛西南部，漂浮微塑料的平均密度为115,226个/平方公里（标准差153,848个/平方公里，样本数量n=6），中位数为30,604个/平方公里（范围1422至314,251个/平方公里）。最高密度出现在Rothschild岛，对平均值影响较大；而最低密度出现在Renaud岛（图2）。北极东部的漂浮微塑料平均密度为35,106个/平方公里（标准差21,351个/平方公里，样本数量n=5），其中位数与整体平均值相同（35,106.38个/平方公里）。

讨论

塑料污染的全球蔓延现已扩展到地球的极地生态系统，而这些地区长期以来被认为因偏远和恶劣的环境条件而相对不受人类活动直接影响（Mishra等人，2021）。然而，我们在Andromeda考察期间的观察结果与最新文献一致，证实北极和南极都在积累微塑料及相关化学污染物（如有机磷酸酯和邻苯二甲酸酯）。这些发现显著表明……

结论

综合来看，这些发现为极地塑料污染的范围和性质提供了重要见解。它们验证并扩展了现有知识，指出了极地地区有机添加剂浓度方面的知识空白，同时强调了需要更系统、更协调的长期监测框架。应进一步支持多学科方法，因为它们有助于有效识别污染趋势和来源。

缩写说明

CEL
化学改性的纤维素
CR
氯丁橡胶
HDPE
高密度聚乙烯
LDIR
激光直接红外
LDPE
低密度聚乙烯
LLDPE
线性低密度聚乙烯
MP
微塑料
OPEs
有机磷酸酯
PA
聚酰胺
PA66
聚酰胺6-6（尼龙）
PAEs
邻苯二甲酸酯
PE
聚乙烯
PET
聚对苯二甲酸乙二醇酯
PP
聚丙烯
PS
聚苯乙烯
PU
聚氨酯
PVC
聚氯乙烯

CRediT作者贡献声明

奥利维亚·杰里尼（Olivia Gerigny）：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿，数据可视化，验证，项目监督，方法论设计，调查实施，资金获取，数据分析，概念构建。梅兰妮·乌尔高（Mélanie Ourgaud）：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿，数据可视化，验证，方法论设计，调查实施，数据分析。劳尔·帕皮永（Laure Papillon）：数据分析。克里斯托夫·布拉奇-帕帕（Christophe Brach-Papa）：数据分析。让-路易·冈萨雷斯（Jean-Louis Gonzalez）：数据分析。

资金支持

本研究是JPI Oceans Andromeda项目[项目编号PCI2020–112047]的一部分，该项目得到了法国国家研究机构（ANR-19-JOCE-0002-01）的资助。我们感谢Ponant公司提供的船只支持和资金援助。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。

致谢

本研究部分得到了JPI-Ocean Andromeda项目的支持，该项目得到了爱沙尼亚环境部（MoE）、法国国家研究机构（ANR-19-JOCE-0002-01）、比利时科学政策办公室（BELSPO）[合同编号B2/20E/P1/Andromeda]以及西班牙科学、创新与大学部（MICIU）[项目编号PCI2020–112047]的资助。我们还要感谢Charcot号考察队的全体船员以及两位协调员Daniel Cron和……