早在幾十年前，人們就首次發現微小的塑膠汙染碎片漂浮在海面上。現在，在首項研究中，研究人員系統地梳理了一片海洋從上到下的微塑膠情況，發現深水區（關鍵的海洋動物棲息地）的塑膠汙染物負荷明顯高於地表水。令人震驚的是，加利福尼亞州相對清潔的蒙特雷灣深處的微塑膠比臭名昭著的太平洋垃圾帶地表的微塑膠還要多。
蒙特雷灣水族館首席科學家、週四發表在《科學報告》雜誌上的這項研究的合著者凱爾·範·豪坦說：“到目前為止，我們對微塑膠的瞭解基本上來自地表，因為那裡是最容易到達的地方。這篇論文揭示了一個巨大的、被忽視的儲藏庫。”
微塑膠是微小的碎片，它們是從較大的塑膠物品（如瓶子或袋子）在環境中降解時分解下來的，也是從合成織物上脫落的纖維。它們的尺寸範圍從米粒大小到病毒大小不等，已在海洋、湖泊、土壤甚至空氣中被發現。之前的許多研究已經記錄了在孤立的深海或海底沉積物樣本中對微塑膠汙染的一次性觀測。但直到現在，令人望而卻步的後勤工作阻礙了對這種顆粒進行受控的、從地表到海底的普查。
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MBARI的研究人員捕捉到被稱為樽海鞘的小型蝌蚪狀動物（如圖中所示），並發現它們攝入了微塑膠顆粒。圖片來源：© 2017 MBARI
為了克服這些障礙，時任蒙特雷灣水族館海洋學家的C·阿內拉·喬伊和人口生態學家範·豪坦組建了一個由機器人、物理化學和深海生態學專家組成的多樣化團隊。研究人員使用遙控潛水器（ROV）在蒙特雷灣的近岸和離岸地點採集樣本。當遙控潛水器從地表以下5米下降到1000米時，一個專門設計的取樣器過濾了數千升水，網格保留了直徑大於0.01毫米的顆粒（大約相當於人類紅細胞的大小）。回到實驗室後，研究小組使用光譜學來識別存在的塑膠型別。
與研究人員的預期相反，他們發現的聚合物表明，汙染其取樣點的大部分微塑膠並非來自海灣各處部署的漁具，而是來自一次性飲料和食品容器中常見的材料。他們還發現，在離岸取樣點（距離海岸24公里以上）的顆粒物比近岸取樣點更多。範·豪坦說，這表明研究小組回收的大部分汙染物可能來自更遠的地方——這表明“海洋中迴圈著相當多的塑膠”。
儘管研究人員在他們觀察的任何地方都發現了微塑膠，但這些顆粒在水中分佈不均。地表——他們直觀地認為那裡會發現最多的塑膠，因為它比水密度小——實際上含有最低的濃度，與海底相當。位於地表以下180至460米的深海區域，被稱為中層水域，含有最高量的微塑膠垃圾——大約是地表的四倍。範·豪坦認為，這可能是因為當塑膠分解成更小的碎片時，它會充滿生物物質，導致它在水柱中下沉。洋流也可能影響微塑膠集中的深度，並且可能是海底附近顆粒較少的原因之一。
研究人員在深海樽海鞘（左）和遠洋紅蟹（右）的體內發現了微塑膠顆粒。圖片來源：© MBARI（左）；© 蒙特雷灣水族館（右）
加州大學聖巴巴拉分校貝尼奧夫海洋倡議主任道格拉斯·麥考利說：“我認為我們許多人認為，由於塑膠製品是漂浮的，我們會在海洋表面看到更多的微塑膠。”他沒有參與這項研究。然而，“重要、新穎且必要”的結果表明，“真正的太平洋垃圾帶可能隱藏在地表以下800英尺[240米]處。”
英國埃克塞特大學海洋戰略負責人布倫丹·戈德利也未參與該研究，他表示，這篇新論文為生態學家和海洋學家追蹤塑膠汙染在整個海洋生態系統中的運動提供了一個框架。他指出，這些發現雖然重要，但僅基於“一個離散的地點，我們需要擴充套件此類研究，以 выяснить 這些發現的普遍適用性。”
範·豪坦說，如果這些結果適用於更廣泛的海洋環境，那麼中層水域的塑膠濃度將令人擔憂，因為該區域是大多數海洋動物的關鍵棲息地。他和他的同事在遠洋紅蟹和巨型樽海鞘（兩種生活在中層水域的濾食性物種，對海洋表面和海底的食物網至關重要）中發現了大量的微塑膠。這些顆粒不提供熱量價值，並且可能含有有毒化學物質。它們對物種種群的最終影響仍然未知，儘管研究表明微塑膠會干擾繁殖並損害某些生物的內臟器官。範·豪坦說，可以肯定的是，“這是一個嚴重的問題，它代表了我們大幅度改變自然系統的能力。”
然而，他說，在其他方面，結果是令人鼓舞的。如果大部分廢物來自一次性塑膠，這意味著我們可以透過選擇大幅度減少這些非必需產品的生產和使用，在很大程度上關閉微塑膠汙染的源頭。