《Water Biology and Security》：Microplastic concentration in the water column of the Banggai Sea, Central Sulawesi, Indonesia
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本研究针对海洋微塑料污染在复杂水动力环境下的分布规律这一关键科学问题，在受季节性上升流和印尼贯穿流（ITF）共同影响的印尼邦加海，通过分层采样揭示了从表层至千米深海的微塑料浓度分布。研究发现，温跃层微塑料浓度最高（25.94 ± 10.79 particles/L），且纤维状颗粒占主导（92.13%）；尤为重要的是，上升流区域温跃层的微塑料浓度显著低于非上升流区，表明上升流引起的垂向混合对微塑料具有“稀释效应”。该成果为理解半封闭海盆中微塑料的垂向输运过程提供了新证据，对评估海洋微塑料的生态风险具有重要意义。
在广袤的海洋中，一种看不见的威胁正随着洋流悄无声息地扩散——微塑料（Microplastics）。这些尺寸小于5毫米的塑料颗粒已从海岸带蔓延至开阔大洋，甚至在人迹罕至的北极和数千米深的马里亚纳海沟中被发现。海洋微塑料污染不仅威胁海洋生物安全，还可能通过食物链传递，最终影响人类健康。理解微塑料在海洋中的“旅行”路径，特别是它们如何随着复杂的海洋动力过程（如洋流、上升流）在垂直方向上迁移和分布，是准确评估其环境归趋和生态风险的关键。
印尼群岛海域，作为全球海洋生物多样性的热点区域，同时是连接太平洋和印度洋的关键通道——印尼贯穿流（Indonesian Throughflow, ITF）的必经之路，其海洋环境健康状况备受关注。邦加海（Banggai Sea）位于苏拉威西岛以东，不仅处于ITF路径上，还是一个受季节性上升流影响的区域。每年6月至10月，上升流将富含营养盐的底层海水带至表层，促进浮游植物生长，支撑了该区域重要的渔业资源。然而，这一重要的物理海洋过程将如何影响微塑料的垂直分布，是将其从深层带至表层导致富集，还是通过混合作用使其稀释？此前的研究对此尚无定论，尤其在ITF这样的关键通道区域，相关研究更是匮乏。
为了回答这些问题，由印度尼西亚大学（Universitas Indonesia）的研究人员领衔的团队，于2022年9月利用Baruna Jaya VIII科考船在邦加海22个站点进行了精细化的分层水体采样。研究团队使用搭载在CTD（Conductivity-Temperature-Depth，温盐深剖面仪）上的玫瑰花式采水器（Rosette Water Sampler），在近表层（约5米）、叶绿素最大值层（15-150米）、温跃层（150-200米）和深海层（约1000米）这四个深度采集了水样，总水样体积达859升。采集的水样经过玻璃微纤维滤膜（Whatman GF/F）过滤后，在体视显微镜下依据严格标准并结合热针试验（hot needle test）进行微塑料的识别和计数。此外，研究还利用拉曼显微光谱（Raman Microspectroscopy）对部分高浓度站点的微塑料颗粒进行了聚合物类型鉴定。通过对微塑料浓度、形状、颜色和聚合物组成的分析，并结合站点分类（依据浮游植物丰度数据区分上升流区与非上升流区），研究人员系统揭示了邦加海微塑料的三维分布特征及其对上升流的响应。
主要技术方法概述
本研究的关键技术方法包括：1）使用CTD-Rosette采水系统在邦加海22个站点进行四个特定水层的分层水体采样；2）采用显微镜观察结合热针试验对滤膜上的微塑料进行视觉识别和计数；3）利用拉曼显微光谱对从高浓度站点选取的微塑料颗粒进行聚合物类型鉴定（成功识别出PET, PP, PS, PVC四种聚合物）；4）基于现场观测的浮游植物丰度数据及卫星反演的海表温度（SST）和叶绿素a浓度数据，将采样站点划分为上升流区和非上升流区，并运用非参数统计检验（Mann-Whitney U检验）分析上升流对微塑料浓度的影响。
3.1 微塑料特征与浓度
研究发现，邦加海从表层到1000米深的海水中均检测到微塑料，整体平均浓度为23.03 ± 10.71 particles/L。从垂直分布看，温跃层的微塑料浓度最高（25.94 ± 10.79 particles/L），近表层浓度最低（20.80 ± 6.52 particles/L）。纤维状微塑料是绝对优势形状，占总数的92.13%。颜色以蓝色（27.23%）、黑色（24.87%）和黄色（22.51%）为主。拉曼光谱分析成功鉴定出聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）和聚氯乙烯（PVC）四种聚合物类型，且在温跃层和深海层均发现了这四种聚合物，表明微塑料污染已触及深海环境。
3.2 微塑料的空间（水平和垂直）分布
水平分布上，近表层的高浓度区域多出现在靠近海岸的站点（如B1, B9），显示出陆源输入的影响。然而，在叶绿素最大值层、温跃层和深海层，一些离岸较远的站点（如B12, B13, B16, B17）也出现了高浓度值，这可能与流经邦加海的马鲁古海峡 Intermediate Western Boundary Current (WBC，印尼贯穿流的一部分) 将微塑料从太平洋输送至此有关。垂直断面图显示，在部分站点（如B1, B17）从深海层至叶绿素最大值层存在微塑料浓度的垂向高值区，暗示了可能的上升输送过程。
3.3 上升流的影响
统计分析表明，不同深度层间的微塑料浓度中位数无显著差异，但各站点间的浓度差异显著。当根据上升流迹象对站点进行分组比较时，发现在温跃层，上升流区的微塑料浓度（16.23 ± 2.28 particles/L）显著低于非上升流区（28.70 ± 7.07 particles/L）。这一结果表明，在邦加海这一半封闭海盆中，上升流过程并非简单地将其层微塑料携带至表层造成富集，反而可能通过对水体的垂向混合作用，破坏了温跃层对微塑料的“捕获”效应，从而起到了降低该层微塑料浓度的“稀释”作用。
研究结论与意义
本研究首次系统揭示了受季节性上升流和印尼贯穿流共同影响的邦加海微塑料三维分布特征。结果表明，该区域微塑料污染程度较高，且垂向分布受水体层化（特别是温跃层）的显著控制。最关键的发现是，上升流在该半封闭海盆中对微塑料垂向分布的影响表现为“稀释”而非“富集”，这与一些在开阔大洋的研究结果不同。这一发现深化了对复杂海洋动力环境下微塑料输运过程的理解，强调了区域地理特征和海洋学过程对微塑料归趋的重要影响。由于邦加海是印尼重要的渔场，微塑料在此地的广泛分布及其与富营养化上升流区的交织，对评估该海域渔业资源的生态安全提出了新的挑战。该研究为未来在半封闭海盆或季节性上升流海区开展微塑料迁移转化研究提供了重要借鉴，也为相关区域的海洋塑料污染管控提供了科学依据。
论文发表于《Water Biology and Security》。
