《Microplastics》：Microplastic Accumulation in Deep-Sea and Surface Sediments on the GEOTRACE Med Black Sea Cruise: Composition, Distribution, and Polymer Characterization
编辑推荐：
微塑料造成的海洋沉积物污染因其持久性及潜在的生态效应而备受研究人员关注。据研究人员所知，该研究首次对地中海多个区域采集的海洋沉积物中的微塑料(MPs)污染进行了全面调查，采样范围涵盖了从沿海区域到深海环境的广阔水深区间，最深达约4000m水深。从地中海和爱琴海
微塑料造成的海洋沉积物污染因其持久性及潜在的生态效应而备受研究人员关注。据研究人员所知，该研究首次对地中海多个区域采集的海洋沉积物中的微塑料(MPs)污染进行了全面调查，采样范围涵盖了从沿海区域到深海环境的广阔水深区间，最深达约4000m水深。从地中海和爱琴海北部的多个站点采集了沉积物样本。通过显微镜分析，发现碎片和丝状物是主要的MP形态；其颜色和尺寸各异，且最频繁出现的颗粒颜色为红色、透明和蓝色。傅里叶变换红外光谱(FTIR)揭示了多种类型的聚合物，包括聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、聚酰胺(PA)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)。1H-核磁共振波谱(1H-NMR)分析证实了PA、EVA、PP、聚乙烯(PE)和PS的存在，从而支持了FTIR的结果。聚合物组成的这种空间变异性可能反映了影响沉积物堆积的区域人为输入和水动力因素。这些结果详述了地中海沉积物中MP污染的复杂性和普遍性，并为开始评估生态风险和制定针对性的缓解策略提供了基础。
塑料因其低生产成本、耐用性和多功能性成为现代社会不可或缺的材料。由于其难以降解，塑料碎片在从表层水到最深海盆的所有海洋环境中不断累积。特别是尺寸小于5mm的微塑料(MPs)，已成为一类无处不在的污染物。以往研究主要集中在MPs输入量最高且采样易于进行的沿海水域、海滩和浅层沉积物。然而，越来越多的证据表明，MPs能被有效输运至远离污染源的深海环境并累积。深海沉积物覆盖了地球表面60%以上的面积，具有低水动力能量、低光照、低温和有限的沉积物再造等特征，这些条件有利于MPs的长期累积和保存。但关于深海沉积物中MPs的丰度、组成和空间分布，尤其是跨相互连接的洋盆方面的信息十分有限。地中海作为一个半封闭系统，具有有限的水体更新和强烈的人为压力，被认为是世界上受塑料影响最严重的海洋系统之一。大西洋通过直布罗陀海峡的连续水体交换构成了进入地中海盆地的MPs主要来源。在此背景下，本研究在《Microplastics》上发表，提供了从大西洋到爱琴海连续断面上深海沉积物中MPs的综合评估，旨在为评估人为活动对深海生态系统的影响建立关键基线。
研究人员在GEOTRACES-A04N航次期间收集来自大西洋、地中海和爱琴海北部多个站点的沉积物样本，水深范围从沿海延伸至约4191m。在样本处理和分析过程中，主要运用了密度分离_extraction)技术提取微塑料，利用配备了CMOS相机的立体显微镜进行形态学观察和颜色分类。在聚合物鉴定方面，结合使用了傅里叶变换红外光谱(FTIR)和1H-核磁共振波谱(1H-NMR)技术，通过分析分子键振动频率和氢原子分布化学位移来相互印证聚合物类型。
在显微镜鉴定结果中，通过对沉积物分析发现，MPs主要以各种尺寸的碎片和丝状物形式分布于所有沉积层中，其中红色占比最高(25%)，其次为透明色(23%)、蓝色(20%)，形状以纤维(88%)和碎片(12%)为主。在FTIR结果中，光谱显示了不同站点检测到的聚合物类型，如S3站点存在PS、PP和EVA，S6站点对应PS、PA和ABS。南部地中海(S12和S13)存在PS、EVA和PP信号。东部地中海和北部爱琴海各站点也分别检测出不同的聚合物组合，包括PS、PA、ABS、EVA和PP等。在1H-NMR波谱结果中，波谱进一步证实并补充了FTIR的发现，在各个站点具体检出PP、EVA、PA、PE和PVC等聚合物的特征化学位移共振信号，如S6站点检出EVA、PA和PE，S26站点检出EVA、PA和PP。
在讨论部分，研究人员指出，纤维在MPs中占主导地位，与其在合成纺织品、渔网等中的广泛使用一致，其形状有利于长距离输运。光谱分析检出的常见聚合物与其应用领域相符。通过对比表层水与深海沉积物，发现高密度聚合物(如PA和ABS)在深度超过4000m处出现，而低密度聚合物在深海沉积物中的广泛存在表明，密度并非唯一控制因素，生物膜形成、矿物压载和有机物聚集等过程促进了其垂直转移。水动力过程对MPs的输运起根本控制作用，直布罗陀海峡的两层交换系统和地中海的环流结构塑造了从西向东的MP丰度梯度。此外，陆地河流排放、大气沉降以及由风浪和朗缪尔环流驱动的垂直输运也共同导致了深海沉积物中多种类型MPs的累积。
研究结论表明，通过整合聚合物组成、形态和水动力连通性，本研究揭示了跨大西洋-地中海-爱琴海连续体中MPs的分布和归宿。观察到的MP丰度的西-东梯度突出了大西洋-地中海交换过程的重要性。深海沉积物中高密度和低密度聚合物的共存证明，聚合物密度并非决定其归宿的唯一因素，生物附着和垂直混合过程对长期埋藏至关重要。研究结果强调了制定协调的跨国境监测策略的必要性，并指出从源头减少MPs输入仍是防止地中海及其相连海洋环境进一步污染的关键。
