法國LOV實(shí)驗室（Laboratoire d'Océanographie de Villefranche-sur-Mer；索邦大學(xué)和法國國家科學(xué)研究中心的聯(lián)合研究單位）的科學(xué)家Maria等人借助ZooSCAN浮游動(dòng)物/微塑料圖像掃描分析系統，結合Manta拖網(wǎng)采集的樣品，對地中海西北部水域，特別是靠近海岸1km的水域內的海洋微塑料進(jìn)行了廣泛的分析，并描述了其豐度、粒徑、聚合物成分與靠近陸地距離的關(guān)系。
研究背景
近年來(lái)，隨著(zhù)工業(yè)生產(chǎn)和人類(lèi)生活的需要，每年從陸地上產(chǎn)生而后又進(jìn)入海洋中的塑料數量多達數百萬(wàn)噸。在靠近沿海人口密集的地區，每平方公里可發(fā)現數十萬(wàn)個(gè)塑料碎片，塑料豐度與沿海人口的密度顯著(zhù)相關(guān)。
海洋中的大多數塑料由漂浮在海水中的聚合物組成，如聚乙烯和聚丙烯，它們在沿海地區可能會(huì )由于海岸的沖刷作用，被快速破碎為小碎片，隨后會(huì )隨著(zhù)風(fēng)和水流的運動(dòng)，輸送到最偏遠的海洋地區。因此，距離海岸的距離可以看作是塑料在海上停留時(shí)間的代表，研究漂浮塑料碎片的豐度、大小或組成的變化有助于我們了解、控制海洋中塑料污染分布的過(guò)程。
研究過(guò)程
為進(jìn)行研究，Maria等人于2013年7月6日至8月6日期間，在地中海西北部的33個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行了采樣，采樣站位距離陸地從0.3km-46km不等，其中54%的采樣站位位于與大陸海岸相鄰的1km水域內（采樣站位見(jiàn)圖1）。
圖1 各采樣站位表面塑料豐度的空間分布。藍色、綠色、橙色和紅色圓圈代表豐度分別為：20-75000；75-150000；150-500000和> 500000個(gè)/km2。
使用Manta拖網(wǎng)對微塑料樣品進(jìn)行采集。將采集到的樣品混合并轉移到一個(gè)2L的玻璃罐中，小心地從上清中揀出漂浮的塑料碎片，重復3到6次，以確保挑出了所有的漂浮塑料顆粒。之后，使用ZooSCAN浮游動(dòng)物/微塑料圖像掃描分析系統（圖2）對采集的樣品進(jìn)行分析：（1）以2400dpi的分辨率對微塑料顆粒掃描成像；（2）用系統自帶的軟件對圖像進(jìn)行后處理，自動(dòng)獲取每個(gè)微塑料顆粒的形態(tài)學(xué)參數，包括費雷特直徑（ferret diameter，沿物體邊界任意兩點(diǎn)之間的最大距離）和表面積等。最后使用傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）法鑒定塑料的化學(xué)結構。
圖2 使用ZooSCAN浮游動(dòng)物/微塑料圖像掃描分析系統分析微塑料樣品
研究結果
研究結果表明，所有的采樣站位都存在微塑料碎片（圖1）。地中海水域存在大量塑料污染，主要是薄膜、泡沫塑料、細絲和剛性物體碎片。微塑料的主要來(lái)源是大型塑料制品的碎片。
基于ZooSCAN分析的結果顯示，樣品中微塑料的粒徑范圍從0.32 - 100mm不等，顯示出不對稱(chēng)的頻率分布。粒徑小于2.5mm的小碎片占64%，粒徑為2.5-5mm的碎片占27%，較大的碎片（大于5mm）占9%。微塑料的中位長(cháng)度為1.95mm，碎片粒徑隨距離海岸的增加而增加，在小于1km、1-10km、大于10-46km處分別為1.85、2.76和3.86mm。
豐度數據結果顯示，近海區域的微塑料豐度更高（圖3）。在與海岸相鄰1km的水域中，通常測量到高濃度的塑料碎片，范圍從28000到578000個(gè)/km2不等，且大多數站位（56%）的濃度都超過(guò)100000個(gè)/km2。在距離海岸1-10km的水域中，微塑料濃度較低（100000個(gè)/km2以上的只有25%），而在距離海岸較遠（10-100km和大于100km）的水域中，其濃度再次達到較高值（54%和89%的站位都超過(guò)了100000個(gè)/km2）。按到陸地的距離來(lái)看，小于1km、1-10km、10-100km、大于100km，微塑料濃度的平均值和偏差分別為158±157、80±38、176±216、370±378千個(gè)/km2。
圖3 微塑料的濃度和聚合物組成與陸地距離的關(guān)系。餅狀圖顯示了三個(gè)水帶的聚合物組成；下圖的綠色圓圈為該研究的微塑料豐度
在鄰近沿海地區，微塑料濃度與沿海人口之間存在顯著(zhù)相關(guān)性（R=0.449, P=0.010, n=26）（圖4）。常見(jiàn)的塑料類(lèi)型是聚烯烴，特別是聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP），聚酰胺（PA）也是占比很大的塑料類(lèi)型。另外，離岸1公里以外的地方發(fā)現了大量聚丙烯酸纖維（PAA）。這表明，沿海塑料污染的主要來(lái)源可能是附近的陸地來(lái)源和人類(lèi)活動(dòng)。
圖4 A .與沿海城市相鄰的海水表層微塑料濃度。B微塑料與浮游生物的比率與海岸距離的關(guān)系。
研究結論
該研究借助ZooSCAN浮游動(dòng)物/微塑料圖像掃描分析系統，揭示了地中海地區的海洋微塑料在不同離岸距離和區域的分布和豐度差異，強調了微塑料污染對海洋生態(tài)系統的威脅，為后續采取預防和監測措施來(lái)減輕海洋微塑料污染對生態(tài)、衛生和經(jīng)濟的潛在影響提供了基礎數據。
參考文獻
1. Pedrotti M L, Petit S, Elineau A, et al. Changes in the floating plastic pollution of the Mediterranean Sea in relation to the distance to land[J]. PloS one, 2016, 11(8): e0161581.
