近年來(lái)微塑料污染問(wèn)題受到眾多學(xué)者的關(guān)注,，在過(guò)去的十年里,，大洋垃圾帶的大小增加了10倍，這表明海洋表面的塑料碎片數(shù)量在迅速增加,。經(jīng)過(guò)眾多學(xué)者研究已經(jīng)證明微塑料廣泛存在于海洋的各個(gè)水層,，但是人們對(duì)微塑料在大洋中的垂直運(yùn)輸過(guò)程知之甚少。同樣,，目前傳統(tǒng)的采樣方式是用CTD采水器來(lái)獲取微塑料樣品,，然而CTD采水器所獲得的水量有限,，用這種方法來(lái)估算水層中微塑料的含量會(huì)造成濃度值的異常偏高或者偏低。李道季教授課題組成員劉凱博士在2019年經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),，至少需要8m3的水量,，才能有效的估計(jì)水體中微塑料的含量（Liu，Kai et al. 2019）,。

2018年11月到2019年4月李道季教授課題組成員在西太平洋,、東印度洋用一種新型的原位大體積過(guò)濾技術(shù)（丹麥KC-Denmark公司生產(chǎn)的深水浮游生物泵）進(jìn)行了大量采樣工作(Daoji Li et al.2020），來(lái)對(duì)微塑料垂直運(yùn)移等相關(guān)規(guī)律進(jìn)行研究（見圖1）,。

圖1西太平洋與東印度洋采樣點(diǎn),。NEC、NECC,、SEC,、KC、ITF代表北赤道海流,、北赤道逆流,、南赤道流、黑潮和印尼通流（引自,，Daoji Li et al.2020）

根據(jù)Sprintall et al.等人的研究,，其將海水分為表層海水（0-200m）、鹽躍層水(200 - 600米,，位于鹽躍層內(nèi)),、中層水(鹽躍層以下600 - 1500米)、深層水(1500 - 4000米),。李道季教授課題組成員結(jié)合這些信息在西太平洋與東印度洋分別了布置了3組相對(duì)應(yīng)采樣站位,，其每次過(guò)濾水樣為10000L，具體采樣計(jì)劃見圖2,。

圖2 每個(gè)采樣站的采樣深度（引自,，Daoji Li et al.2020）

采樣結(jié)束后，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格后處理與統(tǒng)計(jì)后得到結(jié)果,，SK-1,、SK-2、SK-3微塑料的豐度為1.2-2,、0.3-1.5,、0.2-1.5 n/m3，平均值分別為1.48,、0.84和0.53 n/m3,。SY-1、SY2和SY-3微塑料的豐度分別為1.0 - 3.5,、0.5 - 2.3和0.2 - 1.3 n/m3,。（見圖3圖4）,。

圖3  PO 站位(SK-1、SK-2,、SK-3)和IO站位 (SY-1,、SY-2、SY-3)水體中MPs的垂直分布,。（引自,，Daoji Li et al.2020）

PO站位表層水的平均值(±SD)為1.20±0.57 n/m3;鹵躍層水平均值為0.88±0.45 n/m3;中層水平均值為0.84±0.52 n/m3，深層水平均值為0.43±0.22 n/m3,。IO站位表層水的平均值(±SD)為1.37±0.58 n/m3;中層水水為1.28±1.04 n/m3;鹵躍層水為1.27±0.38 n/m3,。在兩個(gè)采樣區(qū)域的表層水中檢測(cè)到gao豐度的微塑料。

圖4 各水層微塑料的豐度（引自,，Daoji Li et al.2020）

通過(guò)進(jìn)一步分析其發(fā)現(xiàn),，在PO和IO站位微塑料具有相同的分布趨勢(shì)。另外在這兩個(gè)區(qū)域中微塑料的豐度沒有明顯差異,，但在PO站位中,，這種垂直分布模式在不同采樣點(diǎn)有很大的不同。通常認(rèn)為,，微塑料的豐度隨著深度的增加呈指數(shù)級(jí)下降,，但是只在SK-2,、SY-2和SY-3發(fā)現(xiàn)了這種趨勢(shì)（見圖5）,，同時(shí)發(fā)現(xiàn)，水溫和微塑料豐度之間存在弱對(duì)數(shù)關(guān)系,。

圖5 隨采樣深度的變化MPs豐度垂直剖面圖（引自,，Daoji Li et al.2020）

在兩個(gè)站位中，共采集到367個(gè)微塑料（PO站位173個(gè),、IO站位194個(gè)）,，碎片和纖維分別占61%和25%。碎片類微塑料在這兩個(gè)位點(diǎn)的樣品中占主導(dǎo)地位,，分別占PO和IO站位收集到的微塑料碎片的57和64%,。總體而言,，在這兩個(gè)地區(qū),，纖維類微塑料豐度從地表水到鹽躍水層，隨著深度的增加而降低,，但隨后在中間水層有所增加,。

在粒徑方面，PO站位中微塑料顆粒的粒徑范圍為30.12 - 4559.73μm,，平均粒徑為668.36μm,。在IO站位,，粒徑的范圍為38 - 6330μm，平均大小為645.14μm,?？傮w而言，微塑料的大小隨著采樣深度的增加而顯著減小,，通常在表層水中檢測(cè)到較大的微塑料顆粒(見圖5),。

圖6 隨采樣深度變化各站位平均粒徑變化圖（引自，Daoji Li et al.2020）

在微塑料成分上,，共檢測(cè)出25種聚合物,，其中PET、PTFE,、PMMA,、PP、PVC占到了72%（見圖7）,。

圖7 聚合物在各個(gè)水層的含量（引自,，Daoji Li et al.2020）

此次研究中共發(fā)現(xiàn)了25種不同的聚合物。盡管PP的密度低于海水的密度,，但在所有的取樣水層中仍能識(shí)別出這些顆粒,。密度較大的粒子(PET、PMMA,、PTFE和PVC)也觀察到類似的趨勢(shì),，因此微塑料垂直分布似乎與聚合物密度沒有什么聯(lián)系。在PO區(qū)域的所有深度都發(fā)現(xiàn)了大量PET塑料,，在IO區(qū)域也發(fā)現(xiàn)了類似的趨勢(shì),。

同時(shí)發(fā)現(xiàn)，微塑料的大小隨采樣深度的增加而減小,，較大的微塑料顆粒在表層水被發(fā)現(xiàn),。這一現(xiàn)象可能是由水力條件、生物淤積和微塑料特性共同作用的結(jié)果,。在水層中微塑料顆粒不僅包括從表面向下沉積的,，還包括水下環(huán)流橫向轉(zhuǎn)移的微塑料顆粒。

李道季教授團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,，海洋密度層可能是影響微塑料顆粒垂直分布的重要因素,，因?yàn)榇蠖鄶?shù)微塑料會(huì)在這一層被截留。較小的微塑料顆粒受到水動(dòng)力的作用,，更容易穿透溫鹽變化的密度層,。此次研究中，SK-2、SK-3,、SY-1,、SY-2、SY-3這5個(gè)水層的數(shù)據(jù)證實(shí)了這一理論,，其中鹽躍層上方微塑料的豐度高于表層,，在波羅的海同樣也發(fā)現(xiàn)類似的結(jié)論。

此次調(diào)查*使用了一種新穎的技術(shù)來(lái)調(diào)查海水中的微塑料,，采樣深度達(dá)到了4000m,。共采集了350m3的水樣（每個(gè)點(diǎn)位約10m3的水量），是所有調(diào)查中采樣量大的一次,。鑒于水體中微塑料豐度的高可變性,，本研究預(yù)估的微塑料豐度至少比先前報(bào)道的低1-2個(gè)數(shù)量級(jí)。本研究有望提供一個(gè)關(guān)于微塑料豐度的可靠數(shù)據(jù)集,，以協(xié)助政策制定者進(jìn)行與海洋環(huán)境中微塑料相關(guān)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,。

參考文獻(xiàn)來(lái)源：

Daoji Li ,Kai Liu et al .  Profiling the Vertical Transport of Microplastics in the West Pacific Ocean and the East Indian Ocean with a Novel in Situ Filtration Technique[J].Environment Science & Technology,2020,54,12979-12988

Kai Liu, Feng Zhang, Daoji Li，et al. A novel method enabling the accurate quantification of microplastics in the water column of deep ocean[J]. Marine Pollution Bulletin,2019,146:462-465

丹麥KC-Denmark公司所生產(chǎn)的浮游生物泵是原位定點(diǎn)采樣設(shè)備,，該設(shè)備用來(lái)采集水體中的浮游生物,、微塑料，泵速gao可達(dá)26000L/h,，根據(jù)耐壓深度的不同,，有150m和6000m兩種型號(hào)，其經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間抽濾,，樣品被收集在網(wǎng)底管中,。

150m浮游生物泵                                                       6000m浮游生物泵