海洋中微塑料的命運：與生物體形成聚合體下沉海底
海洋中含有大量來自生物體的顆粒，包括活著或死去的浮游生物，以及它們的排洩物。這些所謂的生源性顆粒會相互作用，並且經常形成團塊（在學術上稱為“聚合體”），其中許多會徑直下沉到海底。除了這些自然顆粒，海洋中還存在著大量尺寸小於5毫米的塑料顆粒（即微塑料），這些顆粒在海洋中已經存在了很長一段時間。
海洋微塑料表面由細菌和微藻形成的生物膜，樣品採集於德國基爾峽灣，由共聚焦顯微鏡成像
儘管不斷有新的微塑料進入海洋，而且某些塑料種類由於密度較低而漂浮在海面上，但海洋表面的微塑料濃度往往低於原先的預計。此外，近幾年來在深海沉積物中還多次發現了微塑料顆粒。海洋表面的微塑料經歷了什麼？它們如何沉到了更深的水深？德國未來海洋卓越叢集（Cluster of Excellence “The Future Ocean”）成員、研究第一作者賈恩·米歇爾斯（Jan Michels）說：“我們的假說是，微塑料與海水中的生源性顆粒一起形成了聚合體，而這些聚合體很可能沉到了更深的水層。”該研究發表在近期的《皇家學會報告B輯》（Proceedings of the Royal Society B）上。
為了驗證這一假說，研究人員使用尺寸為700到900微米的聚苯乙烯珠粒進行實驗，在生源性顆粒存在與否的情況下觀察這些珠粒的集聚行為。實驗給出了明確的結果。德國亥姆霍茲基爾海洋研究中心（GEOMAR）研究小組負責人安雅·恩格爾（Anja Engel）描述稱：“生源性顆粒的存在對聚合體的形成至關重要。儘管微塑料顆粒單獨幾乎不會聚集，但它們能在幾天內與生源性顆粒一起形成非常明顯和穩定的聚合體。”
“此外，我們假設存在於微塑料表面的生物膜在聚合體的形成中發揮著某種作用，”米歇爾斯解釋道。米歇爾斯在GEOMAR工作期間領導了這些研究，現在他任職於基爾大學。微塑料表面的生物膜由微生物所形成，通常是細菌和單細胞藻類，並且相對粘稠。為了瞭解這些微生物對聚合體的影響，研究人員進行了比較試驗，一組使用清潔的塑料珠，另一組使用覆蓋著生物膜的塑料珠。米歇爾斯說：“僅僅過了幾個小時，覆蓋生物膜的微塑料就與生源性顆粒一起形成了第一個聚合體，比實驗一開始為清潔狀態的微塑料更早且更快。”平均而言，覆蓋生物膜的微塑料有91%在3天之後被包裹在聚合體中。
“在實驗室中，如果微塑料被生物膜包裹，而且同時存在著生源性顆粒，那微塑料和生源性顆粒就會很快形成穩定的聚合體，”米歇爾斯總結道。在許多海域，大量生源性顆粒和微塑料表面生物膜的同時存在很可能是十分常見的情況。研究參與者、亥姆霍茲吉斯達赫材料和海岸研究中心（Helmholtz-Zentrum Geesthacht）的凱·維茨（Kai Wirtz）教授解釋稱：“這就是為什麼我們在實驗室實驗中觀察到的聚合過程也很可能發生在海洋中的原因，這對微塑料的運輸和分佈有著很大影響。”科學家未來可以通過針對性地採集海洋中的聚合體，以及隨後對微塑料的存在進行系統分析來進一步研究這些問題。（任天）