随着全球塑料产量的持续攀升，海洋塑料污染已成为全球环境关注的焦点。微塑料，尺寸介于1微米至5毫米之间的塑料碎片，因其数量庞大且分布广泛，成为了海洋塑料污染的主要形式。迄今为止，大部分的研究侧重于观察海洋表层水域的微塑料，但越来越多的证据表明，微塑料不仅存在于海面，更渗透至海水的不同深度层，形成了复杂多样的空间分布格局。深层海水中的微塑料分布特征，作为深入了解微塑料相关生态环境效应的关键环节，亟需系统的梳理与科学探讨。海洋是地球最大的生态系统，也是人类社会赖以生存的重要资源，微塑料的深层分布与迁移趋势不仅影响海洋生物，也介入了海洋生物地球化学循环，特别是在碳循环中的潜在作用，对气候调控产生间接影响。 长期以来，微塑料的采样方法多以拖网采集上层水体样本为主，由此形成的数据主要反映海洋表层塑料污染的状况。
然而，采用更先进的采样技术，如多层水体采样、沉积物捕捉器和光谱技术检测等手段，揭示了微塑料在水柱之中的垂直分布差异。全球多达1885个采样站点近十年来的数据整合分析指出，微塑料在海洋不同深度的浓度跨度极大，从每立方米万分之一到上万颗不等，反映出其沉降、聚集和迁徙的多样机制。 微塑料的尺寸大小对其在海洋中的分布分层起到了决定性作用。小尺寸的微塑料（1微米至100微米）在水柱中呈现出较为平缓的浓度递减曲线，分布更加均匀，表明其在水体中的寿命更长且可能经历更复杂的物理生物过程。相比之下，大尺寸的微塑料（100微米至5000微米）倾向于集中分布于水体的分层界面，尤其是密度跃变显著的中层水域，即所谓的温跃层或盐跃层附近。这些分层界面对大颗粒微塑料的沉降速率和扩散路径产生重要影响，使其积累于某些特定深度，同时加长其悬浮时间，增加与海洋生物的接触机会。
事实上，海洋中部洄游环流区域的塑料汇聚区不再局限于表层，已被证实向下延伸至100米深度以内的水层，但主要以较大尺寸塑料为主。 近岸海域与远洋深层的微塑料浓度呈显著差异，近岸通常浓度高出远洋约三十倍以上。这一差异可能源自多方面因素，包括陆源塑料输入、岸边水动力条件以及生物生产力水平的差异。近岸区域生物繁盛，浮游生物产生的硅质、钙质颗粒附着于塑料表面形成生物包膜，显著增加塑料颗粒的密度和沉降速率，加速其向深层下降，减少表层滞留时间。而远洋地区较低的生物活动减少了这种包膜效应，使得塑料沉降较慢，分布更均匀。 深层海洋的微塑料数量虽较表层有所下降，但仍保持在引人瞩目的水平，部分极端观察样本甚至达6,800米深的马里亚纳海沟底部，这表明微塑料的穿透能力极强。
此类深海塑料不仅威胁深海生态系统，也对科学研究产生影响。塑料碳（塑料中的碳元素）在海洋颗粒有机碳总量中的比例随着深度增加呈现上升趋势，从海表的0.1%增至2,000米深度的5%，其对碳循环和测定年代学存在潜在干扰。例如，塑料碳的存在会导致14C放射性年代测定结果偏老，增加对古气候、深海碳循环的理解难度。 微塑料在海洋水柱中的迁移不仅受物理环境调控，还受到生物过程的影响。微塑料表面会形成多样的微生物群落，即“塑料圈”，其中包括致病菌和抗生素耐药基因，增加其生态风险。此外，海洋生物通过摄食、粪便生产等生态行为，促进了微塑料的垂直运输。
例如，浮游动物摄入微塑料后，将其封装于粪便中，粪便沉降过程加快微塑料下沉，影响微塑料的分布和聚集。 目前面临的挑战主要体现在微塑料的采样方法和分析技术不统一，致使数据差异巨大。传统使用网眼大小不同的拖网设备造成捕获尺寸差异，令微塑料数量估算跨度可达5~6个数量级，另外光学显微镜结合化学鉴定的方式对小尺寸颗粒的识别率较低。现代采用傅里叶变换红外成像（μ-FTIR）等高精度技术，能够识别10微米以下的微塑料，使得数据精度大幅提升，也揭示了过去对深水微塑料的严重低估。未来需要建立国际统一的采样、分析及数据报告规范，保证数据的可比性和准确性。 当前全球微塑料研究涵盖了多个海区与环境类型，但仍存在地域覆盖不均，尤其是南半球偏远海域和深海区域数据缺失较为严重。
为了全面理解微塑料在三维海洋空间中的分布与动态，需加强跨学科合作与国际联合采样测定，并推广使用自动化、无人平台搭载的高分辨率光学传感设备，实现微塑料的实时长时程监测。 数值模型作为研究微塑料空间分布及未来趋势的工具，已得到了广泛应用，但多数模型较少考虑亚中尺度动力过程和生物作用的复杂性，且通常将微塑料简化成球形且仅根据密度区分漂浮与沉水，忽略了塑料形态多样性及其表面生态相互作用，从而与实际观测存在一定差距。未来模型需要引入更细致的药理动力参数和生物过程因子，以真实反映微塑料的垂直迁移机制及区域差异。 此外，不同塑料种类的分布差异也引起关注。浮力较强的聚乙烯和聚丙烯占据了海水中的主要微塑料份额，但在远海区沉水塑料比例相对较高，尤其是聚酯和聚酰胺等密度较大塑料。这可能与塑料的易碎性、耐紫外线能力和陆源输入类型有关。
聚丙烯因其分子结构脆弱，分解速率较快，导致其在水体中在沉降到深层前丧失较多，而聚乙烯则表现出较强的稳定性和持久性。 深层海洋微塑料分布的复杂性和多样性，反映了气候变化、海洋动力变化以及人类活动对海洋环境影响的综合效应。考虑到微塑料对海洋生物健康、食物链安全以及全球碳循环的潜在威胁，加强对深层微塑料的识别、监测和治理显得尤为关键。未来，需发展新型高灵敏度分析技术，标准化海洋塑料污染调查方案，推动多部门联合响应。与此同时，倡导减少塑料生产与使用、加强废弃物管理、提升公众环保意识同样必不可少。 综上所述，海洋深层微塑料的分布特征正逐渐揭示其复杂的迁移与积累机制，彰显了其生态环境影响的不可忽视性。
科学界亟需协调资源，推动高精度观测与综合模型发展，形成全球统一的监控网络，构建系统的微塑料时空动态理解框架。唯有如此，才能为微塑料污染的治理和海洋环境保护提供科学、有效的支撑，保障未来海洋生态健康与人类可持续发展。
