论文标题：The Abundance of Microplastics in the World’s Oceans: A Systematic Review

论文链接：https://www.mdpi.com/2673-1924/5/3/24

期刊名：Oceans

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/oceans

各种大小的塑料垃圾已被公认为全球环境的主要威胁，且全球范围内每年都有大量塑料被排放在海洋中。微塑料通常定义为直径小于 5 毫米的塑料颗粒，全球研究已证明它们存在于海洋环境的所有区域，且它们对海洋生物和人类造成的直接风险远高于大塑料颗粒（直径大于 5 毫米）。在海洋各组成部分中，海洋表层一直是微塑料研究的主要关注对象，这主要是由于水柱和海底采样的困难。尽管表层水体的微塑料研究迅速增加，但由于采样、提取和定量方法非标准化，以及微塑料尺寸定义不统一，研究结果存在较大差异。这些方法往往定义不明确，导致研究结果不可比较且难以重复。尽管研究者呼吁标准化方法，但目前仍有大量不同技术被各研究团队使用。

澳大利亚学者Judith Mutuku等人开展了一项系统综述，对2010年至2023年间使用的多种采样和识别方法进行综合分析，估算全球五大洋微塑料浓度，并总结其物理特性和时间趋势，同时评估各研究结果的相对可比性，为全球海洋塑料污染监测和缓解系统提供了宝贵的信息。

研究方法与材料

文献来源和检索词：作者在 2023 年 10 月 1 日至 2024 年 1 月 31 日期间遵循系统综述和Meta 分析（PRISMA）指南，在Google Scholar, Web of Science, Science Direct, Scopus 和 OpenGrey等数据库中进行了广泛的文献检索。为确保全面识别评估海洋表层水体微塑料丰度的相关研究，本研究系统检索涵盖了所有相关研究及采样数据。

筛选标准：通过全面的文献检索，共检索到来自5个不同数据库的7870项相关研究，将它们均导出至Endnote 20进行进一步数据管理并初步删除重复项。然后使用Covidence 2024软件包根据标题和摘要筛选剩余研究的重复项和相关性，并根据详细的纳入和排除标准进行全面筛选。

筛选流程由三位审阅者独立进行标题和摘要筛查。全文筛选过程中，各综述之间的任何差异和审阅者的不同意见均通过讨论解决，以确保纳入研究质量足够且符合预定义标准，从而减少选择偏差。最终，共筛选出 73 篇研究用于定性分析。图 1 以 PRISMA 流程图详细展示了文献选择过程及纳入/排除标准。

图1. 筛选标准（PRISMA 流程图）

数据收集过程：这 73 篇研究共包含 105 个观测点，符合定性分析的纳入标准。三名评审员独立参与数据收集，数据提取至 Excel 表格中。提取内容包括研究的主要目标，微塑料的平均浓度，采样设备的高度和潜入深度，采样年份、出版年份、物理特性、采样技术、分离方法、识别方法和微塑料尺寸。在数据提取过程中，确保排除存在模糊数据的研究，以减少报告偏差。所有数据均保持单位定义一致性，以便在研究间标准化。审阅者核实每篇研究的数据点，以确保数据可靠、可重复，从而最大程度减少偏差与错误。

研究结果与讨论

文献中的发现

微塑料的丰度和分布在不同海洋区域表现出显著的空间变异性。不同海洋区域微塑料的空间分布会因生物与非生物环境因素及过程、塑料材料的化学结构而显著不同，导致其浓度在时间和空间上呈现较大差异。此外，微塑料的物理特性，包括其颜色、尺寸、形状和所用聚合物类型，会影响其迁移和分布。海洋中微塑料的组成反映了常用聚合物的类型。

海洋塑料污染管理高度依赖微塑料的物理特性、时间趋势、空间分布和量化信息，以确定问题的严重程度并为实验室研究提供生物暴露浓度数据。因此，尽管在地方、国家和全球尺度上评估和比较海洋塑料数据具有挑战性，但制定可靠的标准化方法对制定可持续且有效的减排措施至关重要。这些信息可用于评估现有海洋污染防控法规的有效性，其总体目标是减少进入沿海和海洋环境的塑料碎片量。将多洋盆观测数据整合分析微塑料丰度，可帮助弥合实验室研究与实际问题之间的差距。真实的微塑料数据对于验证数值模型的准确性是必要的。

数据分析

使用 Excel 和 STATA 17对 73 项研究进行了统计描述分析。使用 Shapiro-Wilk 检验评估正态性，以指导参数统计分析和非参数统计分析之间的选择。在定性数据分析中，运用非参数统计方法，并采用集中趋势指标。数据分析按物理特性、微塑料分析方法、微塑料的平均粒径和平均浓度等子类别进行分组。对全球五大洋中每个子类别的数据进行比较，以解释各研究之间的异质性。

在105个观测数据中，太平洋占 42%（n=44），大西洋占 32%（n=34），印度洋占 12%（n=13），北冰洋占 10%（n=10），南极洋占 4%（n=4）。Spearman 非参数检验显示发表年份与研究数量呈正相关。

微塑料物理特性

对海洋与沿海环境微塑料特征的识别，对于理解塑料碎片的行为及去向至关重。总结了海洋表层微塑料的形状、颜色及聚合物类型，并讨论了这些物理特性与海洋动力学对微塑料浓度分布的影响。

碎片、纤维和薄膜在各洋均存在，表明海洋表层微塑料既包括原生微塑料，也以一次性塑料和废弃渔具来源的二次微塑料为主。

本研究参考 ISCC-NBS 12 种基本色系[81]，识别出的七种颜色为：透明、红、白、绿、蓝、黄、黑。在 105 条观测中，黑色最常见（18%），其次为蓝色（17%）、透明（16%）、白色（14%）、红色（13%）、绿色（12%），黄色最少（10%）。白色与透明色的高比例可能表明原色塑料在海洋表层长期暴露于阳光下，受紫外线作用褪色。透明色在大西洋和太平洋占主导，提示一次性塑料在副热带环流区广泛存在。蓝、绿、红色微塑料则可能源自一次性塑料、纺织品及废弃渔网。黑色和黄色的高比例表明微塑料可能老化严重并高度破碎。

在本研究中，不同研究识别出了多种聚合物类型，共发现五种聚合物：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚苯乙烯（PS）和聚酰亚胺（PPA）。总体来看，在 105 条观测记录中，PS、PET 和 PPA 在五大洋中占主导地位，而 PP 和 PE 的比例相对最低。在各大洋中，这五种聚合物的比例大体一致，除北冰洋 PPA 最少外，其余聚合物在各洋中分布相对均衡，这可能与它们的浮力密度以及在全球日常塑料制品（如塑料容器和瓶子）中的广泛使用有关。

微塑料分析方法

微塑料分析方法主要分为三类：视觉识别法、光谱法和热分析法。综合统计显示，大多数研究采用视觉法结合光谱法（约 45%），少数仅用光谱法（20%）或热分析法（5%），其余为组合方法。方法选择受研究目标、资金与实验室条件限制。各洋的分析方法差异不大，但北冰洋研究更倾向使用光谱法（约 60%），南极洋研究多为视觉法（约 70%）。

微塑料平均尺寸与浓度

微塑料的尺寸界定尚无统一标准，上限从 500 μm 到 5 mm 不等，下限一般 <1 mm。本文采用较为通用的分类，该分类方法进一步将微塑料分为三类：大微塑料（1-5 mm）、小微塑料（<1-0.001 mm）和纳米微塑料（<1 μm）。调查结果显示，全球海洋微塑料平均尺寸在 0.15–5 mm 之间，总体平均值为 2.50 mm，中位数为 2.63 mm。在分类中，大微塑料占 79%，小微塑料占 21%；南北极、太平洋和大西洋大微塑料比例较高，小微塑料主要分布在太平洋、印度洋和大西洋。尺寸分布的差异受多种因素影响，包括来源、人工活动、运输途径和环境因素。大微塑料通常与沿海人类活动相关，小微塑料则多源于大微塑料的碎裂和降解。

105 个观测中，69% 使用 items/m³，31% 使用 items/km² 进行浓度表示，并进行了统一换算。微塑料浓度呈高度异质性，整体范围为 0.002–62.50 items/m³，平均 2.76 items/m³，中位数 0.28 items/m³，第一四分位 Q1 为 0.03，第三四分位 Q3 为 1.77。各大洋中，大西洋微塑料浓度最高，其次为印度洋，太平洋，北冰洋，南大洋微塑料浓度均值和中值最低。浓度差异主要由环境因素、人工活动和洋流动力学共同影响。例如，大西洋受副热带环流、航运活动和高人口密度沿海影响；南冰洋因偏远、人类活动少而浓度最低。微塑料浓度与尺寸通常呈负相关，即尺寸越小，浓度越高，但在本研究中相关性不显著。

图2. 海洋中微塑料的平均尺寸（a）和平均浓度的分布(b)

在本研究中，绘制了累积森林图，以帮助直观地显示所审查研究中微塑料平均浓度在95%置信区间(CI)下的变化。随着CI的缩小，估计值的精度提高。CI最大值出现在2010年，然后在2013年至2020年间有所缩小，并在2020年至2023年间进一步缩小。2010 年至 2020 年间，海洋环境中的微塑料污染成为全球性的环境与公共健康问题。

图3. 微塑料平均浓度的累积森林图

研究总结和建议

微塑料在海洋环境中无处不在，其对所有生物及人类的负面影响已有大量记录。因此，研究者们不断扩大对海洋中微塑料的量化研究，这也导致了采样、提取、鉴定和数据分析方法的多样化与非标准化。本系统综述总结了全球五大洋表层海水中微塑料的浓度情况。结果显示，海洋表层水域中微塑料的丰度和分布存在差异。五大洋中微塑料的总体浓度范围为0.002至62.50 items/m³，平均丰度为2.76 items/m³。其中，微塑料平均浓度最高的为大西洋（4.98 items/m³），最低的为南极洋（0.04 items/m³）。

虽然可以跨研究比较全球海洋中微塑料的丰度，但需注意不同研究在采样、处理和微塑料鉴定方法上的差异。此外，微塑料浓度受多种因素影响，包括地理位置、大气条件及海洋环境等。尽管由于采样深度、网孔尺寸及研究背景等差异，本研究结果不能直接与其他研究比较，但仍可借鉴部分研究对全球表层海洋微塑料丰度的估算。

然而，本研究也发现了知识空白：独特的技术和数据报告不足导致快速增加的微塑料研究在应用范围上受限，难以在区域或全球范围内进行可比分析。因此，这些发现对微塑料标准化研究努力的支持有限。尽管存在估算难题，这些研究仍提供了明确的基础证据，表明海洋塑料垃圾及其衍生微塑料是一个持久的、跨界的问题，对海洋生态、经济和社会福祉构成潜在威胁。全面解决全球微塑料污染问题，需要深入理解其物理特性及海洋环境中的丰度。微塑料在全球海洋中的分布受多种相互关联的因素影响，包括其来源、人类活动、运输途径和环境相互作用。

研究建议详细记录采样方法与坐标、同时报告数量与重量、长期重复采样、优化小微塑料鉴定方法，并采用标准化程序，以提升数据可比性和科学管理能力。

未来研究至少应记录所有可用于单位和指标转换的必要信息，实现标准化。当前方法的不一致性及研究细节报告不足，限制了微塑料元分析的可行性。采用普遍认可的方法并全面报告数据，将生成信息丰富、全球可比的数据集。

Oceans 期刊介绍

主编： Prof. Dr. Beatriz Morales-Nin, Mediterranean Institute of Advanced Studies CSIC-UIB, Spain

期刊主题涵盖海洋地质，海洋气候和气象学，古海洋学，海洋环流，海洋化学和生物地球化学，海洋生态学与生物学，海洋资源 (如渔业、水产养殖和采矿)，海洋工程，海洋建模，海洋治理，业务海洋学，沿海的研究，深海研究等。

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