“向经典看齐”是生态环境研究中心主任朱永官院士发起，由生态环境研究中心青年学术委员会委员解读经典论文的系列活动。本活动旨在鼓励青年科研人员勇于挑战高难度的科学问题，抢占科技制高点，向本领域顶尖的科学家看齐，力争取得原创性、颠覆性成果，传承经典、砥砺前行。
经典论文解读：迷航-所有的塑料去了哪里？
解读人：肖可青、邵紫怡
随着全球塑料生产的急剧增长，海洋中的塑料污染问题越来越严峻。我们常常看到新闻报道海洋生物因塑料垃圾受伤或死亡，但实际上，不仅是大型塑料碎片，微观塑料（即“微塑料”）在海洋环境中的分布更为广泛且隐蔽。而最早提出塑料微粒概念的是英国普利茅斯大学(University of Plymouth)的科学家Richard C. Thompson及其研究团队，并于2004年在《Science》发表题为“Lost at sea: Where does all the plastic go?”的文章，引起了全球广泛关注。
作者：Richard C. Thompson , Ylva Olsen, Richard P. Mitchell, Anthony Davis, Steven J. Rowland, Anthony W. G. John, Daniel McGonigle, and Andrea E. Russell
文章标题：Lost at Sea: Where Is All the Plastic?
文献来源：Science
被引次数：4310次（Web of Science）；6868次（Google Scholar）
研究内容
为了量化微塑料的丰度，作者采集了英国普利茅斯周围的海滩、河口沉积物和潮下带沉积物的样本。通过浮选法分离较轻的颗粒，利用傅里叶变换红外（FT-IR）光谱分析进行鉴定。共鉴定出9种聚合物：丙烯酸、醇酸树脂、聚（乙烯：丙烯）、聚酰胺（尼龙）、聚酯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯和聚乙烯醇。为了评估污染程度，他们对大西洋东北部（英国东部、西部和南部）的17个海滩进行了调查，发现了类似的塑料纤维，表明微塑料在沉积环境中普遍存在。为了评估微塑料丰度随时间变化的长期趋势，作者检查了自20世纪60年代以来在阿伯丁和设得兰群岛（315公里）以及从苏勒斯克里到冰岛（850公里）之间的航线上定期收集的浮游生物样本，发现早在20世纪60年代的样本中就有塑料夹杂在浮游生物中，而且其丰度随着时间的推移显著增加。为了确定微塑料是否可能被生物摄取，作者将片脚类动物、海蚯蚓和藤壶放置在含有少量微塑料的水族箱中。几天内，三种物种都摄取了塑料。
图1 (A)在海洋沉积物中发现的许多碎片之一，经傅里叶变换红外光谱鉴定为塑料。(B)采样点位于大西洋东北部。普利茅斯附近的六个地点（□）被用来比较不同生境种微塑料的丰度。在其他海岸（●）也发现了类似的碎片。利用连续浮游生物记录仪(CPR 1和CPR 2)沿不同航线进行采样，以评估自1960年以来微塑料丰度的变化。(C)微观碎片的FT-IR光谱与尼龙的广谱相匹配。(D)潮下带沉积物中微塑料的丰度高于沙滩(*，F2,3=13.26, P＜0.05)，但相同生境类型的不同地点之间丰度一致。(E)与1980年代和1990年代的样品相比，1960年代和1970年代的CPR样品中微观塑料的丰度显著增加(*，F3,3=14.42, P＜0.05)。将全球合成纤维的大致产量进行重叠比较。海洋路线CPR 1的微塑料丰度低于CPR 2 (F1,24=5.18, P＜0.05)。
图2在实验室试验中，海蚯蚓、藤壶和片脚类动物摄入了微型塑料。图中是片脚类动物（海滨跳虫）肠道内的塑料碎片(箭头所示)。
关键发现：
1、微塑料的广泛存在：
微塑料碎片和纤维广泛存在于海洋中，并已在远洋和沉积环境中积累。这些微塑料来自日常物品，如服装、包装材料和绳索等。
2、微塑料的长期积累趋势：
自20世纪60年代以来，微塑料在水体中的丰度随着时间的推移显著增加。
3、微塑料的摄取与环境影响：
实验显示，海洋生物如藤壶、片脚类动物和海蚯蚓等在短时间内便会摄入微塑料，预示着微塑料潜在的生态系统威胁。
这篇文章开创了微塑料污染研究领域，提出了许多重要问题：我们需要找到方法来量化存在的微观塑料的全部材料种类？微塑料对生态系统的长期影响是什么？它们是否能够进入食物链？
2024年：20年后，我们学到了什么？
时隔20年，在2024年的9月19日，Thompson在Science发表了一篇综述，总结了过去20年微塑料污染的研究进展。从最初的海洋污染到如今，微塑料不仅存在于海洋中，还遍布空气、土壤，甚至人类体内。该文章详细讨论了微塑料的来源、传播路径、环境积累以及其对生态系统和人类健康的潜在影响。20年间，Richard C. Thompson的研究展示了塑料污染的起源、扩展和未来威胁。从2004年的初步发现，到2024年全球范围内的广泛证据，他的研究提醒我们，解决微塑料污染问题不仅是科学界的任务，也是社会各界共同的责任。随着全球塑料污染的加剧，采取措施已迫在眉睫。
关键信息：
1、定义的完善：微塑料的定义逐渐明确，现在微塑料通常指≤5毫米的固体塑料颗粒，来源包括轮胎磨损、纺织纤维、清洁产品以及较大塑料物品的降解。
2、全球分布：微塑料的污染已扩展到全球各个生态系统，包括海洋、河流、土壤，甚至在珠穆朗玛峰和北极冰层中也发现了微塑料。
3、人类健康的影响：微塑料已经被发现存在于人体血液、肝脏、肺等器官中，尽管目前尚不明确其长期健康影响，但已有证据表明其可能对人体产生负面作用。
4、政策与行动：随着公众对微塑料污染的关注增加，多个国家和国际组织已制定政策，推进更严苛的塑料回收法规。
未来展望：
Thompson在这篇综述文章中指出，如果当前的塑料生产和使用方式不发生重大改变，到2040年，环境中的微塑料污染可能会翻倍，预计会造成大规模危害。目前公众对微塑料危害的关注日益增加，国际谈判中正在考虑采取多种措施来解决微塑料污染的问题。现在需要明确的证据来证明潜在解决方案的有效性，以解决该问题并最大限度地减少意外后果的风险。
作者：
英国普利茅斯大学海洋研究所所长理查德·汤普森教授 (Richard C. Thompson)
Richard 是全球顶尖的海洋科学家，处于海洋垃圾原因和影响的开创性研究的最前沿。他创立并领导了英国普利茅斯大学的国际海洋垃圾研究小组，该小组绘制了从北极海冰到深海的微塑料的全球分布图。
荣誉：
2017年，Thompson因其对海洋科学的服务而被授予OBE（大英帝国军官勋章）。
他因对微塑料的开创性研究而被授予2017年沼泽海洋和淡水保护奖。
2019年被授予女王周年纪念奖，以表彰Thompson和他的同事在海洋微塑料污染及其对环境的影响和行为改变方面的开创性研究。
Thompson被授予2023年蓝色星球奖，以表彰他的开创性研究以及与英国和全球同事的持续合作。
参考文献：
R.C. Thompson, et al. (2004). “Lost at Sea: Where Is All the Plastic?” Science 304,838-838.
R.C. Thompson et al. (2024). “Twenty years of microplastics pollution research-what have we learned?” Science 0 eadl2746.