涡流如何把微塑料“搬运”到海洋水柱深处：加那利群岛海域新研究揭示垂直分布机制

加那利群岛拉斯帕尔马斯大学（ULPGC）联合西班牙海洋研究所—高等科研理事会（IEO-CSIC）和迈阿密大学开展的一项研究，揭示了中尺度涡流如何影响微塑料在海洋水柱中的分布。该研究有助于更准确地评估微塑料对海洋生态系统的真实影响，并回应一个关键问题：最终进入海洋的塑料，究竟去了哪里？
微塑料污染在沿海海域和表层海水中的问题已有较多记录，相关采样也相对集中；但对深海区域的认识仍然不足。拉斯帕尔马斯大学此前的研究已指出，深海环境中微塑料的分布情况仍需进一步补充。
中尺度涡流像“旋转的海洋容器”
中尺度涡流是规模巨大的垂直海洋结构，能够自转并随洋流漂移。其直径可达数十甚至数百公里，存续时间可达数月，移动距离也可达数百公里。研究关注的一类特殊涡流被称为“相干涡流”。按照研究所采用的数学理论，这类涡流具有类似“不可穿透边界”的特征：外部水流难以进入涡流内部，内部水流也不易流出。因此，研究人员希望弄清这些涡流与微塑料之间究竟存在怎样的相互作用。
微塑料通常指自然环境中直径小于5毫米的塑料颗粒。由于涡流会依据颗粒的大小、密度以及涡流自身的旋转方向，对不同微粒产生吸引或排斥作用，因此它们可能改变微塑料在海洋中的空间分布。本研究的目的，正是探究微塑料在这些涡流结构中的行为特征。
在两个方向相反的涡流中采样
研究团队搭乘隶属于西班牙海洋研究所的海洋学研究船“安赫莱斯·阿尔瓦里尼奥”号，在加那利群岛海域、埃尔耶罗岛以南对两个中尺度涡流进行了采样。其中一个为顺时针旋转的反气旋涡流，另一个为逆时针旋转的气旋涡流。研究人员采集了水深50米至1200米的海水样本，并结合卫星观测，判断这两个涡流是否具有相干性及其结构特征。
涡流边缘浓度最高，且“留住”的塑料类型不同
研究发现，这两个涡流在表层至约200米水深范围内的微塑料含量，达到该海域已知水平的三倍。最高浓度出现在涡流边缘，也就是涡流充当“屏障”的区域。研究还观察到一个值得关注的现象：不同涡流积聚的微塑料类型并不相同。反气旋涡流主要保留塑料碎片，而气旋涡流则更倾向于保留纤维类微塑料。这一差异可能与相干涡流理论所描述的边界和输运机制有关。
据此可以判断，洋流涡流不仅会把塑料从海洋某一区域输送到另一区域，还会推动其发生“垂直”再分布，使微塑料从表层海水进入更深层的海洋内部。这一发现为理解塑料在水面以下的分布提供了具体的物理机制，也有助于验证相关数学理论在真实海洋环境中的适用性。此前，这类理论主要通过数值模拟和表层观测进行验证，而本研究将理论与实测数据进行了更深入对比。
对加那利群岛海洋保护具有现实意义
加那利群岛拥有丰富的生物多样性，其海洋生态系统也较为脆弱。因此，弄清微塑料在该海域的分布方式，对于环境管理、渔业资源管理和生态保护都具有重要意义。研究结果发表于《自然》旗下期刊《科学报告》。论文作者包括拉斯帕尔马斯大学IU ECOAQUA研究所“物理海洋学与地球物理应用”研究组的阿尔瓦罗·库瓦斯和弗朗西斯科·马钦，拉斯帕尔马斯大学化学系的安娜·莫利纳·罗德里格斯和道拉·维加·莫雷诺，加那利群岛海洋研究中心的欧亨尼奥·弗拉伊莱·努涅斯，以及迈阿密大学的弗朗西斯科·J·贝龙·贝拉。
该研究获得西班牙科学、创新与大学部，西班牙海洋研究所—高等科研理事会，加那利群岛旅游推广局，以及欧盟“下一代欧盟”基金的支持。