《Sustainability》：Mitigating the Impacts of Macro- and Microplastics on Marine Ecosystems: An Overview of Supporting Strategies and Cleanup Systems
近年来，海洋生态系统中的塑料垃圾已成为全球性环境问题，针对海洋系统中微塑料与宏塑料的控制、缓解及清除工作持续强化。为系统解析该议题，研究人员对降低海洋区域塑料废弃物污染扩散的各类策略进行了全面梳理。在此基础上，综述了全球范围内限制一次性塑料（SUP）制品及个护产品中微塑料添加的法规体系，重点探讨了生物塑料作为不可降解塑料替代方案的发展潜力，尤其关注其在不同环境介质中的差异化降解速率。最后，通过对海滩、海洋环境及各类水道中塑料垃圾收集与清除系统的评述，专项分析了塑料污染减排策略。基于上述研究维度，该综述阐明了海洋塑料垃圾污染的重要性，为识别与筛选可有效缓解此类垃圾环境影响的策略提供了支撑。
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引言
海洋垃圾指任何具有持久性的、人为来源的固态物质，经生产或加工后被丢弃、处置或遗弃于海洋环境中。在各类海洋垃圾中，塑料（合成有机聚合物）因在环境中具有极强的耐久性，已成为最受关注的类型之一。现有数据与预测凸显了该问题的严峻性：2016年约有19×106~23×106吨管理不善的塑料废弃物进入水生环境，预计到2030年将有35×106~90×106吨塑料最终汇入海洋。其中，海岸污染是海洋塑料废弃物的主要来源，年输入量达5×106~12×106吨；同时，每年约有1.1×106~2.4×106吨塑料垃圾通过河流进入海洋。除陆源输入外，海洋基源也是重要贡献者，渔业活动及其他涉海人类活动是海洋塑料碎片的重要来源。无论来源如何，塑料废弃物均对海洋生态系统构成显著威胁，通过食物链级联效应影响海洋物种及整个食物网。联合国2016年报告估计，超过800种动物因缠绕于海洋塑料碎片而受到影响，塑料摄入在海洋哺乳动物、鱼类、无脊椎动物及食鱼鸟类中广泛存在，主要源于废弃或丢失的渔具及其他海洋垃圾被误认为食物或在摄食过程中接触。
微塑料（MPs，粒径<5 mm）是塑料进入海洋环境后的另一关键问题，其来源包括原生微塑料（如工业塑料颗粒）和次生微塑料（大块塑料经光热降解、氧化及机械磨损产生的碎片与纤维）。微塑料已广泛检出在海洋、河流、湖泊、红树林、海岸沉积物、峡湾、湿地及河口等各类水生生态系统中。进入海洋系统后，微塑料会因密度、粒径、形状变化及与其他颗粒的异质团聚，或经粪便重包装、海洋雪、生物污损等生物过程沉降于海底，也可因海流或生物扰动再次悬浮。海洋塑料污染是多源、多尺度的环境问题，需采用综合管理方法。监管干预通过减少塑料使用、推动可持续替代材料开发及源头防控发挥核心作用，其中禁止或限制含故意添加微塑料产品的措施尤为关键，但其有效性取决于执行力度与合规情况。由于传统塑料向替代材料的转换并非即时且全面，清理与修复技术仍是应对既有污染及持续塑料排放的必要手段，开发高效的宏塑料与微塑料清除技术仍是核心研究优先方向，需系统评估修复技术的优势与局限以指导未来优化。
现有综述多聚焦塑料废弃物环境影响、可生物降解塑料、政策法规或海洋清理技术等单一维度，缺乏整合性综述。本综述融合上述视角，系统梳理全球海洋塑料污染影响缓解策略，为现有方法的有效性评估及实践落地挑战分析提供支撑。
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政策与策略
海洋塑料垃圾减排的首要举措是各国政府出台的公共政策，包括禁止一次性及不可降解塑料产品的监管工具，以及收费、激励等经济手段。监管工具是应对海洋塑料污染的重要基础，但其环境效益高度依赖执行力度，缺乏严格合规措施时，即便最严格的禁令也难以实现减排目标。除监管工具外，经济手段在可持续海洋管理中显示出潜力，但其有效性存在差异，与监管及参与式方法结合时效果更佳。
参与式方法通过引导利益相关方参与海洋保护与管理，对监管工具与经济手段形成有效补充。“认养海滩”与“渔业清理垃圾（FFL）”等倡议是提升公众参与度及海洋生态系统管理长期成效的创新策略。通过鼓励海滩游客、渔民等群体对特定海岸段负责，此类倡议可强化主动参与与管护意识，持续改善海滩质量。考虑到海岸带使用者的异质性（如游客、航海者、渔民等），开展调查可评估其优先偏好，识别影响责任感知的因素（如本地居民与游客的关联度）。
上述政策方法与全球及国家层面的正式监管框架协同，共同管控塑料生产消费。在中游层面，支持生物基与可生物降解塑料的政策策略将技术创新与消费者引导相结合，但其整体有效性取决于市场接受度及更广泛的系统条件。
2.1 塑料材料相关法规
法律法规与禁令的核心目标是减少宏塑料与微塑料产品生产。政府及政策制定者在构建塑料产品立法框架中发挥关键作用。联合国可持续发展目标12与14分别推动负责任消费与海洋塑料污染减排，《巴塞尔公约塑料修正案》与联合国塑料污染决议等国际倡议协调各国行动。2022年，超过175个国家同意制定《联合国塑料公约》草案，目标在2040年前终结塑料污染。国际层面的监管聚焦于减少不必要的塑料消费、完善回收体系、推广循环经济原则及强化生产者责任延伸制度（EPR），但其有效性不仅取决于法规制定，还依赖执行能力、经济可行性与公众接受度。
欧盟在塑料废弃物治理中处于领先地位，2015年实施《轻质塑料购物袋指令》（2015/720/EU），推动成员国减少一次性塑料（SUP）袋消费；2018年发布《循环经济中的塑料战略》，设定2030年欧盟市场仅销售可回收塑料包装、减少SUP制品及限制故意添加微塑料的目标，要求聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）饮料瓶2025年再生塑料占比不低于25%，2030年提升至30%。2019年《一次性塑料指令》（2019/904/EU）禁止10类海滩常见SUP产品（餐具、餐盘、吸管、搅拌棒、棉签、气球棒等）生产；2021年开征“塑料税”，对未回收塑料废弃物按0.80欧元/千克征税。欧盟还逐步限制在化妆品、洗涤剂、肥料、涂料等产品中添加微塑料，形成“产品限制+经济手段+回收目标”的综合监管框架。
英国效仿欧盟，2022年4月起对再生塑料占比低于30%的塑料包装征收0.21英镑/千克塑料税，2023年10月1日起全国禁止SUP餐具、餐盘、食品容器、吸管、气球棒及棉签等产品。美国除2017年生效的《无微珠水法案》禁止个护产品中添加塑料微珠外，无全国性塑料减排法规，相关禁令多由州及城市层面实施，如加利福尼亚、纽约等州禁止塑料袋，华盛顿特区禁止泡沫容器与塑料吸管，10个州实施饮料瓶押金制度。《摆脱塑料污染法案》虽于2020年、2021年及2023年多次提交国会，包含EPR、国家饮料容器管理计划、限制SUP产品及限制塑料废弃物出口等内容，但尚未立法通过。加拿大则通过全国性SUP禁令、循环经济承诺及2030年零塑料废弃物目标积极推进治理，2018年签署《海洋塑料宪章》后出台《零塑料废弃物议程》，2022年6月依据《加拿大环境保护法》发布《一次性塑料禁令法规》，禁止 checkout袋、餐具、食品服务容器、搅拌棒、吸管及六连包塑料环等6类SUP产品。
作为全球最大塑料生产消费国，中国近年来通过禁令、限制、回收目标及产业改革强化塑料污染管控。2020年出台《关于进一步加强塑料污染治理的意见》，5年规划禁止并大幅削减塑料袋、吸管、包装、餐具及日化微珠等环境有害塑料的生产使用。超市等场所免费塑料袋禁令使中国一次性塑料袋使用量减少49%，但农村地区80%以上零售店仍免费提供，表明法规有效性依赖执行与公众合规。中国同时大力推动生物塑料发展，科研机构聚焦技术研发，政府鼓励聚乳酸（PLA）材料生产，国家发改委与生态环境部推动SUP产品采用生物塑料，《“十四五”循环经济发展规划》对生物塑料生产给予激励，并与阿里巴巴等全球零售及电商企业合作推广绿色供应链与可降解产品。
印度通过《塑料废弃物管理规则》管控塑料废弃物，禁止SUP产品（吸管、餐具、塑料棒棉签等）的生产、进口、储存、分销、销售与使用，并逐步提高一次性及非织造塑料购物袋厚度。澳大利亚无联邦层面统一塑料法规，各州及领地依托更广泛的废弃物与循环经济框架自主实施SUP禁令，如所有州及领地均已禁止轻质购物袋；2021年《国家塑料计划》提出通过循环经济路径应对塑料污染，限制不必要及问题塑料，提升国内回收能力与系统效率，减少入河入海塑料，但州级分散实施可能导致监管差异，削弱全国整体有效性。
尽管多国实施SUP禁令，仍需评估政策有效性以优化调整。西非国家经济共同体（ECOWAS）11个成员国虽出台SUP减量措施，但塑料污染仍严重，需结合市场手段与行为干预（如SUP污染风险宣传）支撑立法。澳大利亚首都领地2011年实施的SUP袋禁令使一次性高密度聚乙烯（HDPE）袋消费减少2600吨，但可重复使用HDPE袋与低密度聚乙烯（LDPE）购物袋消费同步上升，显示政策可能导致消费者转向其他塑料产品而非整体减量。消费者满意度也是关键维度，93.7%的加拿大消费者支持SUP包装减排策略，但支付绿色包装溢价的意愿较低；博茨瓦纳调查显示80%消费者愿接受每次购物0.13欧元的激励使用可重复购物袋，但塑料税提升至0.069欧元与0.13欧元时，支付意愿分别降至70.8%与36%；马来西亚柔佛州巴都巴辖市研究显示，社会压力与公众态度对居民SUP减量意愿的正向影响超过法规本身。
政策对塑料制造业的影响同样需关注，中国SUP禁令导致部分企业倒闭，印度泰米尔纳德邦SUP禁令使230家SUP生产单位关停，可堆肥塑料产量显著上升。尽管政策推动可持续替代，但可能对传统塑料产业造成经济冲击。目前，上述法规对海洋塑料污染水平的实际影响尚未显现，数十年塑料累积与海洋连通性、全球贸易及跨国生产运输使污染跨境扩散，孤立的国家行动不足以解决问题，需《联合国塑料公约》等国际协调法规及各国资源支持。
综上，法规在预防与减少塑料污染中至关重要，其有效性依赖国际监管框架强化、公众环境意识提升、政策实施效果监测及环境友好替代产品（如生物塑料）的可得性。生物塑料推广可推动基于生物技术的新型产业发展，缓解传统塑料制造业的经济负面影响。现有证据表明，监管工具在减少特定SUP产品消费、推动回收与循环经济实践方面有效，尤其当禁令、经济手段与EPR结合时效果更佳，但受遗留塑料持久性及污染跨境性影响，短期环境效益有限。执行不一致、公众合规度低、废弃物管理基础设施不足及社会经济约束等实施挑战也会削弱政策效果，因此政策转移需适配本地治理体系、经济条件、文化背景及现有废弃物管理能力。
2.2 生物塑料作为替代材料的采用
2.2.1 生物塑料生命周期的效益与局限
生物塑料作为石油基塑料的潜在替代，因可源于可再生资源且部分在特定条件下可生物降解而备受关注，但其环境可持续性不可一概而论，取决于原料生产、制造工艺、产品设计、废弃物管理系统及降解环境条件。生物塑料的环境优势需基于全生命周期评估，而非先验假设。
“生物基”“可生物降解”“可堆肥”描述塑料的不同属性，不可混用：生物基塑料指原料来源为可再生资源（如玉米、纤维素、淀粉等）；可生物降解塑料指可在适宜环境条件下被微生物降解；可堆肥塑料指符合受控堆肥条件下标准化堆肥要求的可生物降解材料。并非所有生物基塑料均可生物降解，也并非所有可生物降解塑料均可堆肥。生物基塑料生产阶段，原料作物生长通过光合作用吸收CO2，可能降低环境影响，但作物种植需大量土地、水、化肥及农药，可能导致营养径流引发水污染；藻类等关键原料的可得性与可获得性有限，农业作物原料可能与粮食生产竞争，而废弃或残余生物质原料可通过减少资源竞争提升环境效益。原料运输阶段的运输距离及 bulky 生物质原料的低运输效率也会影响全生命周期的排放、成本与能源需求。
加工制造阶段，生物塑料生产可逐步整合可再生低碳能源，且可复用传统塑料生产设备。部分生物塑料生产能耗与温室气体排放低于石油基塑料，如聚羟基丁酸酯（PHB）生产能耗约44.7 MJ/kg，碳排放2.6 kg CO2-eq/kg，低于HDPE（80~120 MJ/kg，4.8 kg CO2-eq/kg）、LDPE（5.1 kg CO2-eq/kg）、聚丙烯（PP，3.4 kg CO2-eq/kg）、尼龙（7.6 kg CO2-eq/kg）及聚苯乙烯（PS，6.0 kg CO2-eq/kg）。但发酵、纯化等工艺环节仍可能消耗大量能源，温控需求进一步增加能耗。生物塑料的工业规模化应用不仅依赖可持续性，还需满足技术性能要求，如纤维素提取方法不当会降低最终产品力学性能。
使用阶段，PLA等生物塑料的高阻湿阻氧性可延长食品货架期，减少腐败，但普遍力学性能较低（如拉伸强度与耐久性不足）。提升生物降解性的亲水组分或添加剂可能损害机械稳定性与产品寿命，存在环境降解与材料性能的平衡问题。生物淀粉与生物纤维素塑料因亲水性不适用于食品包装，易吸水改变力学性能导致食品腐败，复合生物塑料可改善力学性能并降低成本。
生物塑料的环境效益高度依赖废弃物处置系统。部分生物塑料可回收、可堆肥或适用于发酵工艺，在适宜废弃物管理系统下可减少化石资源依赖、实现材料或能量回收并降低温室气体排放。但生物塑料的末端处置策略有限，与现有废弃物管理系统适配性不足，需配套专用收集、分拣、回收或堆肥系统才能发挥环境效益。缺乏基础设施时，可生物降解塑料的持久性与累积性与传统塑料无异，混入传统回收流会污染再生材料，降低回收效率；填埋处置无法提供有效降解条件。部分生物塑料需特定工业堆肥条件，在 landfill 或自然环境中无法有效降解；不适宜环境下，不完全降解可能导致碎片化而非完全矿化，产生次生微塑料。因此，生物塑料是塑料污染减排综合策略的组成部分，而非直接替代方案，其环境绩效高度依赖全生命周期各阶段，末端处置与生物降解行为是决定其实际可持续性的关键因素，需深入研究不同环境条件下的降解机制。
2.2.2 可生物降解塑料的海洋降解
石油基塑料因降解速率慢，在海洋环境中长期累积，生物基与可生物降解塑料被视为缓解传统塑料环境影响的可行策略，但其有效性取决于聚合物组成、环境条件及废弃物管理系统。海洋环境中的生物降解速率差异显著，通常远低于标准化实验室或工业堆肥条件，需基于具体场景谨慎评估。
PHBV（聚3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯）在亚滨海带（低潮线至大陆架边缘的水下区域）的生物降解研究显示，河流底栖、码头底栖、海洋底栖及中宇宙底栖系统的质量损失速率分别为0.080±0.011、0.163±0.048、0.070±0.020及0.068±0.019 mg/cm2·d，码头表层降解速率最低（0.032±0.015 mg/cm2·d），表明底栖区微生物群落更丰富，降解速率更高；细粉砂等沉积物粒径通过提供高比表面积促进微生物活动，也会影响降解速率。海洋污染水平、温度、紫外辐射、营养盐、溶解氧及微生物多样性均会影响生物降解速率。港口等污染海域的有机污染物会改变微生物降解路径，降低生物塑料失重速率；水层（pelagic）与底栖区的光照差异（水层光照更充足，光养生物量更高）也会导致降解差异，表明降解不仅依赖材料类型，还受海洋具体位置（表层水 vs 底栖区）影响。
实验室模拟海洋环境降解研究存在局限性，难以复现真实海洋的洋流（尤其是冬季强风驱动的深层混合层）、风、密度差及潮汐等条件，而这些因素会影响混合条件与生物塑料碎片化。实验室研究可揭示降解机制，但结果需考虑受控条件与自然环境的差异。聚3-羟基丁酸酯-co-3-羟基己酸酯（PHA）片材与薄片的好氧海洋降解实验显示，195天与148天后，片材与薄片的矿化率分别为55.3±38.3%与88.6±0.6%，梭菌目、芽单胞菌目、浮霉菌目及衣原体目等细菌通过适应并利用PHA作为碳源促进降解。PLA在不同海洋区室（水层透光区、无光区及海底未污染/污染沉积物）的模拟降解显示，365天后海底区降解显著高于水层区，且未污染沉积物中的降解高于污染沉积物，表明微生物丰度与沉积物污染程度是降解的关键驱动因素。基于ISO 19679标准的实验室底栖模拟方法（沉积物与海水反应器，20℃，黑暗条件360天）显示，乙酸纤维素颗粒与纤维的生物降解率分别为61±31.6%与32±6.7%；采用地中海海水与沉积物基质的实验显示，1年后聚丁二酸丁二醇酯（PBSe）、聚丁二酸丁二醇酯-co-对苯二甲酸丁二醇酯（PBSeT）及PHB的生物降解率分别达81%、76%及71%，LDPE无显著降解，但高降解率部分源于实验配置（天然沉积物、海洋微生物群落及较长暴露周期）的促进作用，而非聚合物本身固有属性。静态ISO 19679方法因限制微生物供氧可能低估降解动力学，引入浮式磁力搅拌器模拟波浪运动可使PHB、PBSe及PBSeT在200天内降解率超过85%，表明氧传递与水动力条件显著影响降解速率，静态实验室系统可能低估动力学，高曝气系统则可能代表非自然环境的优化条件。
材料属性（结晶度、表面形貌、形状、亲水性）也影响降解速率。PLA与淀粉共混可提升亲水性，加速生物降解，但可能降低力学性能，体现性能与可持续性的权衡。PLA/PHA不同比例（90/10、80/20、70/30、60/40 w/w）共混物在模拟海洋环境（30℃，盐度31~33‰，pH 7.0~9.0，硝酸盐浓度<0.3 mg/L）中显示，PHA含量增加与混合塑料失重率正相关，60/40共混物的残留重量为31%，表明PHA可提升PLA的水解与微生物降解。PHBHHx（聚3-羟基丁酸酯-co-3-羟基己酸酯）与PLA共混物的28天降解率随PHBHHx含量增加而提升（最高达33%），且粉末状混合物的降解率高于片材，因片材表面PLA占比更高。PLA与淀粉乙酰乙酸酯及胺改性硅氧烷增容剂共混可同时提升海洋降解率与力学性能，28天生化需氧量（BOD）是纯PLA的6.6倍，韧性达1003.9±171.2 MPa/m2，冲击强度达6.14±0.48 MPa。PLA/PHB（70:30）共混物的本体与纤维在非生物水解模拟海洋环境（静态海水、曝气海水、紫外光照静态海水、紫外光照曝气海水）中显示，8周后纤维降解率为10.25~16.26 wt.%，紫外光照曝气条件最优；本体塑料无显著失重，但力学性能下降，表明材料物理尺寸影响降解速率，薄型、高暴露材料比本体塑料降解更快。
现有研究表明，PHAs在各类聚合物中海洋生物降解潜力最高，CO2转化率常超过80~90%，部分条件下可完全降解，适用于海洋生物降解要求高的场景；PLA在自然海洋环境中短期降解极有限，但与PHAs、淀粉或纤维素纳米纤维共混可改善降解性能；聚丁二酸丁二醇酯（PBS）与聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）在特定条件下显示降解潜力，但相关研究较少且高度依赖评估方法与暴露条件。聚合物差异源于化学组成、结构、结晶度、样品形态及测试环境微生物活性的综合影响。粉末、纤维及薄膜因比表面积大，降解速率高于本体样品；实验室受控条件可分离特定机制，而自然海洋环境存在温度、盐度、溶解氧、紫外暴露、沉积物特性及生物交互的同步波动，导致实验室模拟与野外研究结果存在差异，海洋生物降解需谨慎解读，避免将特定条件下的降解结果直接外推至其他场景。生物塑料开发是缓解石油基塑料海洋影响的重要方向，但需结合实验室模拟与野外实验，全面评估材料在实际海洋环境中的降解行为。
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海洋塑料垃圾减排技术
禁止SUP生产、进口与销售及推广可持续聚合物是减少未来塑料输入的关键，但无法修复已受塑料污染的生态环境。塑料进入水生系统后，拦截与清理技术成为必要手段。河流拦截、港口清除及污水处理厂（WWTP）出水捕获是减少陆源塑料向海洋转移的中间策略，相比开阔海域清除，塑料在分散前浓度更高、更易获取，效率更优，但有效性受局地水文条件、基础设施可得性及塑料排放规模影响。针对已累积于海岸与海洋环境的塑料，海滩沉积物修复与海洋漂浮塑料清除技术可缓解污染热点与生态影响，但清理操作技术难度大、资源密集，且无法阻断新塑料输入，需作为源头减量的补充而非替代。有效的塑料污染管理框架需采用层级方法：优先预防，其次拦截减少泄漏，最后靶向清理遗留污染，长期成功依赖上游减量策略与下游干预的整合。
3.1 防止塑料废弃物入海技术
本节技术的证据水平差异显著：高级污水处理工艺、雨水处理系统及光催化降解已有同行评议研究支持，而多数河流拦截与清理技术的信息主要来自制造商、运营商或非营利组织，独立标准化验证有限，需谨慎解读性能数据，优先结合同行评议文献补充科学背景。
城市WWTP是海洋微塑料污染的主要来源之一，尽管WWTP可去除污水中大部分微塑料（主要为纤维与微珠），但每日仍有数百万颗粒随出水排入环境。盘式过滤器、砂滤器或膜生物反应器等过滤单元可使微塑料去除率超过90%；旋流器系统（如ECOFARIO High-G-Separator）可去除WWTP出水中残留微塑料，缓解传统过滤方法的运营与经济限制，但其性能数据主要来自制造商，独立同行评议验证有限。实验室尺度的ZnO纳米棒、TiO2纳米颗粒或MXene/ZnxCd1-xS光催化剂降解微塑料研究显示潜力，但处理时长等运行条件限制其规模化应用。WWTP去除的微塑料主要富集于污泥中，若污泥农用，微塑料会通过风与径流从农田向其他环境介质扩散，目前缺乏有效的污泥微塑料去除技术。
雨水与暴雨水是陆源塑料垃圾与微塑料进入水生环境的重要路径，雨水排水系统的塑料去除可阻断其环境扩散，但相关研究较少，主要聚焦人工湿地、生物滞留系统及过滤技术。
河流是海洋塑料污染的主要陆源路径，多种河流塑料清除技术已得到应用。河流拦污坝（booms）是最简单灵活的固定系统，由PVC、聚苯乙烯泡沫或HDPE管构成，横跨河流拦截漂浮垃圾。南非开普敦Black与Lotus河的“拦污坝项目”2023年10月至2025年5月清除超过170吨废弃物；Plastic Fischer公司在印度5条河流与印尼1条河流开展清理，2021年4月至2025年6月收集超2200吨塑料，但数据尚未经同行评议验证。垃圾拦截器（litter traps）为漂浮系统，利用水流将漂浮垃圾导入收集装置，非政府组织Clear Rivers在欧洲、印尼与马来西亚部署此类系统，但独立科学评估有限；泰国SCG公司部署35套拦截器于17个省份，单套收集容量可达700 kg，但长期性能独立评估不足。
The Ocean Cleanup开发的Interceptor为自动化太阳能双体船，通过河流中的屏障将漂浮垃圾导向入口的传送带，自动分配至船内垃圾箱，满箱后由传感器提示操作员清空。美国Ballona Creek部署的Interceptor Original 3rd Gen（007）已阻止超150吨废弃物入海与海岸堆积，但运营数据独立验证有限。Mr. Trash Wheel为水轮驱动拦截器，通过拦污坝将垃圾导向传送带进入驳船垃圾箱，巴尔的摩港流域年清除约500吨废弃物，但估算主要基于项目报告，独立科学评估有限。
清淤与生态修复也可清除河流湖泊中的塑料垃圾，植被与木坝可截留储存塑料废弃物，Berky GmbH的Trash & Weed Harvester等清淤船可清除水体表面塑料垃圾，Water Witch的水下清淤船可清除湖底与河床塑料，但可能导致微塑料再悬浮进入水层并随河流迁移。
上述技术需持续人工监督，固定系统需配套基础设施建设，而Jellyfishbot（Iadys公司）与FRED（Clear Blue Sea公司）等自主系统可独立执行任务，无需人工干预，但其现场性能评估的同行评议研究有限。
固定撇油器如Marina Trash Skimmers?与Seabin?用于庇护水域（码头、港口）的漂浮垃圾清除，前者利用自然水流，后者通过潜水泵吸水过滤，清洁水回排，垃圾截留于系统内。Seabin?制造商称其每日可处理130万升水，可清除水层上部漂浮垃圾，但多数技术参数与性能指标仍来自制造商文档。
目前缺乏统一的性能指标（如单位去除率、能耗、单位塑料去除成本），难以识别最优技术与经济可行方案，未来需基于标准化方法与指标开展独立野外评估，比较技术有效性、运营需求及环境影响。现有技术的成熟度、去除效率、成本、可扩展性、能耗差异显著：高级WWTP过滤系统是微塑料直接去除中成熟度最高、可直接规模化应用的技术，但资本与运营成本较高；旋流器系统成本更低、可扩展性强，去除效率中高；光催化降解技术处于早期阶段，潜力大但成本高、能耗大、运营受限；雨水处理系统通过减少城市径流塑料输运实现预防，去除性能中等，实施成本低；河流拦截、自主清理船与固定撇油器主要靶向漂浮塑料，是源头控制的补充；清淤与机械收割可有效清除沉积物与水体累积垃圾，但运营成本高，可能导致沉积物再悬浮。综合策略整合源头控制、预防、拦截与清理是最优长期路径。
3.2 海岸与海洋清理技术
海滩清理通过物理清除海岸垃圾修复海洋污染，涵盖志愿者清理与机械清理。志愿者清理（本地社区、游客）由非政府组织主导，生态旅游可推动游客参与清理，在保护海岸环境的同时避免损害本地经济。加纳对685名国际游客的调查显示，77.6%的受访者愿参与海滩清理作为体验活动，理解游客感知对引导亲环境行为至关重要。
机械清理设备（可配备机器人技术，集成视觉、导航与自主控制系统）可高效覆盖大面积海滩，如美国太浩湖的BEBOT清理速率达3×103 m2/h。微塑料污染沉积物的原位修复技术通过50℃、70% w/w蔗糖水溶液密度分离，可高效分离微塑料与沙粒，2个分离罐日处理量可达75吨污染沙。
清理策略需适配海滩特征（如可达性）。偏远海滩因交通受限、垃圾处置困难及潜在危险废物，清理挑战大，需结合人工清理、精细规划与资源调配，手动清理不可避免，但人员运输与垃圾处置成本高昂。潮汐、天气等局地因素影响垃圾堆积与清理效率，风暴等极端天气会加剧相邻区域垃圾向特定区域输运，小规模高频次清理比大规模偶发性清理更有效。挪威罗弗敦群岛1年的监测显示，晚秋为最佳清理时段，塑料垃圾动态研究可识别清理窗口期，优化资源投入并降低成本。
开阔海域清理需聚焦垃圾累积区，塑料随海流与风上岸或聚集于大洋副热带涡旋等 offshore 区域，全球最大海洋塑料累积区——北太平洋垃圾补丁（Great Pacific Garbage Patch）是大规模清理技术的试验场。The Ocean Cleanup的System 03为HDPE管构成的柔性漂浮屏障，悬挂4 m深筛网，由两艘船以<2.5节速度拖曳，利用风与海流将漂浮塑料收集于中央滞留区，每4天由 crew 或辅助船收集塑料运回海岸。Ocean Saviour、Sea Cleaner与Azure等多任务船处于原型阶段。
遥感技术可识别漂浮塑料并量化浓度，卫星影像结合机器学习可识别废弃渔网等特定垃圾。废弃渔具因“幽灵捕捞”、缠绕海洋生物及螺旋桨缠绕威胁生态与航行安全，每年约2%的渔具丢失或遗弃。Gearfinder 700与Deepsea Launcher System等标记定位装置可辅助渔网回收，但成本高，限制小渔户与新兴国家应用；被动收集装置如渔网收集浮标通过速度差识别漂移渔网，利用水平收集臂钩挂，风力驱动旋转缠绕收集，成本更低。
FFL倡议通过引导渔民参与清理，渔民获专用垃圾袋收集渔网中的垃圾，返港后由港口 staff 收集处置。西班牙加泰罗尼亚海岸实施该倡议后，年清除垃圾237±36吨，激励机制可提升渔民参与度，但中国台湾仅<50%渔民参与，尽管参与者可按收集量获得卫生纸、LED灯泡等奖励。
海岸与海洋清理技术的运营规模、效率、成本与适用性差异显著：海滩清理中，志愿者项目成本低，兼具公众意识提升功能；机械与机器人清理效率高、覆盖广，但投资与维护成本高；偏远海岸人工清理不可避免，但物流与处置经济压力大；离岸大规模拦截系统（如垃圾补丁清理系统）可清除大量漂浮塑料，但资金与技术投入巨大；清理船与自主技术灵活性高，但多处于开发阶段；遥感与监测技术可优化清理路径与热点识别；幽灵渔具靶向回收与FFL倡议可结合利益相关方参与，补充常规清理。单一技术无法覆盖所有海岸与海洋环境，需整合社区行动、机械与自主清理、大规模离岸拦截及利益相关方驱动的倡议，构建自适应综合框架。
3.3 清理技术的局限与未来展望
清理技术虽可有效清除塑料垃圾并改善环境美学，但可能产生非预期生态影响，需纳入可持续性评估。机械海滩清理会扰动海岸生态系统结构与地貌：反复刮擦破坏沙滩分层结构（干沙层、湿沙层、有机碎屑层及蟹、蠕虫、微生物等生物群落），降低生境异质性与生物多样性；机械压实减少孔隙度，阻碍氧气扩散与水分入渗；清理移除海藻、海草等海滩腐殖质，破坏碎屑食物链，影响端足类等腐食者及更高营养级；压实沙滩影响海龟等物种的筑巢条件与筑巢材料可得性；清除沙丘植被会削弱根系固沙能力，加剧风蚀。
海洋清理技术也会对生物群落产生直接影响，主要为兼捕：清理过程中可能误捕鲨鱼、海龟等大型海洋动物；Ocean Cleanup System可能威胁以大型塑料为栖息地的章鱼与 rafting 生物；Seabin?系统会兼捕大量鱼类、螃蟹、水母等非目标生物，且大部分在回收前死亡，藻类堵塞会进一步降低效率；Mr. Trash Wheel虽因传送带速度慢允许部分生物逃逸，仍可能发生兼捕。设备设计（如 suction 或传送带系统）、水动力条件、位置与维护挑战及生态系统认知不足是主要限制因素。
清理效率评估也存在局限：缺乏标准化报告指标，不同研究在量化方法与性能指标上差异显著，阻碍技术比较与决策。河流拦污坝的效率高度依赖塑料物品属性（形状、聚合物类型）及水文气象条件（流速、风向、水位、径流量），需长期评估有效性。现有研究凸显标准化指标的必要性，以识别最优技术并指导未来研发。
运营与经济可行性是核心限制：手动海滩清理成本为0.4~2.9欧元/千克垃圾，受人员配置、海滩特征及清理强度影响，人员配置低效会不必要增加成本，需优化部署策略与成本效益分析。多准则成本效益分析显示，清淤船与撇油器的单位塑料去除成本最低（0.01~0.74欧元/千克），技术与运营管理共同决定清理经济性。环境库兹涅茨曲线（EKC）显示，低收入国家因资金、制度与技术能力有限，清理策略的实施有效性更受约束。
能源与碳排放也是可持续性评估维度，混合动力船、路径优化与废弃物管理基础设施改善可降低能耗与排放。光伏-电池-柴油混合动力船可减少能耗、碳排放与运营成本；清理船的路径与能源管理优化可降低运营成本与碳排放，但FFL等依赖渔业活动的清理模式受渔获量与天气限制，无固定时间窗口，影响垃圾运输、分拣与储存的协调。FFL在克罗地亚、希腊、意大利、黑山与斯洛文尼亚15个港口的实施障碍包括缺乏综合海洋垃圾管理框架、官僚责任不清、立法挑战、基础设施与废弃物管理成本高及结构性融资不足，表明基础设施与海洋垃圾管理规划对清理项目的可行性与可持续性至关重要。
不同清理技术的实施潜力取决于技术成熟度、运营性能、经济可行性、可扩展性、维护需求及环境影响的平衡。源头拦截技术（阻止塑料入海）在成本与效率上更具优势，而海洋清理技术需结合生态影响 mitigation 措施，未来研发需聚焦标准化评估、生态友好设计、低成本自主系统及适配不同区域社会经济条件的管理模式，构建“预防-拦截-清理-管理”的全链条治理体系。
