随着全球塑料产量的持续攀升，塑料污染已成为海洋环境面临的严重挑战。微塑料作为直径介于1微米至5毫米之间的塑料颗粒，是海洋塑料污染中的主要组成部分，数量占比极高，并对海洋生态系统产生深远影响。尽管过往研究多集中于海洋表层塑料的监测与分析，然而最新的综合研究表明，微塑料不仅存在于表层，更广泛分布于海洋水柱的各个深度层，深层微塑料的存在及其分布状态成为科学界关注的焦点。本文将全面解析海洋深层微塑料的空间分布特征、影响因素及其潜在环境后果，助力公众和专业人士更好地理解这一全球环境问题。首先，全球范围内的海洋微塑料采样数据显示，海洋水柱中微塑料数量跨度极大，范围从每立方米百万分之一到数万颗不等。微塑料的大小对其垂直分布具有显著影响，尺寸较小的微塑料（1微米至100微米）呈现相对均匀且缓慢下降的垂直浓度梯度，这表明它们在水柱中停留时间较长，分布较为均匀。
而较大的微塑料颗粒（100微米至5000微米）倾向于集中在密度分层区域，也就是海洋中的射散层，形成分层堆积。这种分层主要是由水体的温度和盐度梯度导致水密度的变化形成，在边界附近大颗粒塑料的沉积则显著。海洋表层的中经向大洋环流旋涡区域，是众所周知的浮塑聚集区。最新研究指出，虽然这些聚集区集中于表面和浅层水体（约100米以内），但大尺寸微塑料的聚集现象也延伸至近表层水柱中。相比之下，小尺寸微塑料在这些聚集区的分布表现不明显，显示其分布更为分散和长效。此外，海洋微塑料的来源和垂直运输机制也是驱动其分布模式的关键因素。
陆源塑料通过河流和大气沉降进入海洋，尤其是沿海近岸地区，由于生物和矿物质颗粒的高生产力，促进了塑料颗粒与生物絮团结合，进而加速较大微塑料的下沉。这种练实效应使得近岸微塑料含量远高于离岸深海区域。在远洋区域，微塑料的垂直迁移则主要受到洋流、海洋混合、季节性分层及生物摄食的共同影响。部分微塑料被浮游生物摄入或包覆，随后通过生物粪颗粒下沉进入更深水层，微塑料因此与有机碳循环密切相关。事实上，微塑料已被发现构成海洋颗粒有机碳的重要组成部分，在水深2000米处甚至可占有机碳总量的5%。这一比例虽不大，但对海洋碳循环及放射性碳测定产生潜在影响，可能干扰深海碳天然循环过程的研究与模型预测。
科学家们强调，现阶段对深层微塑料的观测数据仍相对稀缺且区域分布不均，特别是亚表层及中深层的采样技术存在显著挑战。传统的采样工具多局限于表层50厘米内，无法精准捕获深水层微塑料。同时，在采样及分析技术上，各研究因过滤网孔径、化学鉴定方法、样品处理流程的不同，导致微塑料数量和种类统计结果存在巨大差异。这些差异极大增加了全球微塑料分布模式的不确定性。为提升监测能力，科学界呼吁加强采样设备革新与方法标准化，如使用μ-傅里叶变换红外光谱成像技术及μ-拉曼光谱结合自动化图像分析，能够准确识别小至10微米的塑料颗粒，从而提升数据的精度和可比性。模型研究方面，目前多数海洋塑料分布模型考虑了大尺度洋流和风驱混合过程，但往往忽略了亚尺度环流、生物粘附、塑料颗粒形状和密度的多样性，导致模型预测与实际观测存在一定差距。
未来模型需结合更精细的物理和生物机制，整合大规模观测数据，提高对塑料垂直迁移与累积规律的模拟能力。微塑料的化学组成多样，浮力聚合物如聚乙烯和聚丙烯在近岸和远洋水体中均为主流，但在远洋地区密度较大的聚酯和尼龙类塑料比例显著提升，这与海洋中塑料的长期降解和碎裂过程有关。不同塑料种类的物理化学性能影响其分布深度及生命期，例如聚丙烯受到紫外线照射容易降解碎裂，导致其在水柱中的出现频率相较聚乙烯降低。微塑料同时也是海洋微生物的栖息地，形成所谓“塑料圈”（plastisphere），裹挟并运输药物耐受基因和病原体，进而可能影响海洋生态健康。此外，微塑料对海洋生物有直接摄入和毒理影响，进一步威胁海洋生物多样性和渔业资源安全。国际合作和跨学科研究是推动该领域进步的关键。
近年来多国开展联合巡航和样品分析，对典型区域深入采样实现数据共享，为建立全球微塑料时空分布数据库奠定基础。同时，推动方法学统一和开放科学数据平台建设，将极大改善全球微塑料观测的可比性和覆盖度。展望未来，海洋深层微塑料研究需强化高分辨率三维采样和定量测定，深入探讨微塑料与海洋生物、生物地球化学过程的交互作用，评估其对碳循环和气候调节的潜在影响。此外，公众环保意识的提升和政策干预同样重要，通过减少塑料源头排放和改善废弃物管理，才能从根本上缓解海洋塑料污染问题。总之，海洋深层微塑料的分布复杂而多元，具有重要环境意义。全面理解其空间分布、迁移机制及生态影响，是应对塑料污染的科学基础和政策依据。
强化监测技术发展、方法学标准化、模型革新与国际协作，将助力解决全球海洋塑料挑战，守护海洋生态安全与持续发展。
