海洋奈米塑膠危機：科學家解開「消失塑膠」之謎
科技產業資訊室(iKnow) - 廖雅韻 發表於 2025年8月6日
圖、海洋奈米塑膠危機：科學家解開「消失塑膠」之謎
長久以來，科學界一直困惑於一個令人費解的現象：大量塑膠垃圾進入海洋，但在海面上能看見的塑膠數量卻遠低於預期。如今，荷蘭皇家海洋研究所(NIOZ)與烏特勒支大學(UU)的最新研究，首次系統性地量化了北大西洋中奈米塑膠(Nanoplastics)的濃度和分佈，揭露了這個「消失塑膠」的謎團，研究顯示這些塑膠並未消失，而是以我們肉眼無法看見的奈米尺度存在於海洋之中，且為構成了海洋塑膠污染的主要原因，研究成果發表於《Nature》期刊。
這項研究於2020年11月進行，研究團隊搭乘RV Pelagia研究船，沿著一條穿越北大西洋的橫斷面航行，從亞熱帶環流區一路延伸到北歐大陸棚，在12個水文站點進行深度採樣，研究分析應用熱脫附質子轉移反應質譜儀(Thermal-Desorption Proton-Transfer-Reaction Mass Spectrometry, TD-PTR-MS)，辨識聚合物骨架並精確量化海水中的奈米塑膠顆粒，為確保研究的準確性，所有樣本都經過1.0 μm的PTFE針筒過濾器過濾，以將奈米塑膠與微塑膠分離，且儀器在200°C至360°C的溫度範圍內進行加熱分析，排除了揮發性化合物和樣品基質的干擾。
研究結果顯示，聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate, PET)、聚苯乙烯(Polystyrene, PS)和聚氯乙烯(Polyvinyl chloride, PVC)等奈米塑膠普遍存在於整個北大西洋水柱中，濃度範圍從1.5至32.0毫克每立方米(mg m−3)，且呈現出明顯的垂直分佈模式：在海面混合層（海面下10米），奈米塑膠總濃度平均達到18.1 mg m−3，比1000米深的中層水域高出1.4倍；中層水域的平均濃度為10.9 mg m−3，而在亞熱帶環流區的中層水域，濃度比開放北大西洋地區高出1.8倍；即使在最深的底部水域，奈米塑膠濃度仍維持在平均5.5 mg m−3的水準，且主要由PET組成。
特別值得關注的是，從混合層到中層水域，PVC和PS的濃度顯著下降，但PET濃度在整個水柱中始終保持相對較高的水準，顯示出PET奈米塑膠具有更強的垂直傳輸能力。基於這些發現，研究團隊估計在溫帶至亞熱帶北大西洋的混合層中，奈米塑膠的總質量可能達到27百萬噸，為構成海洋塑膠污染的主要原因，由於奈米塑膠過去並未被納入海洋塑膠預算評估中，這意味著海洋中塑膠的總質量可能比先前估計的要高得多，這不僅重新定義了我們對海洋塑膠污染規模的認知，也凸顯了奈米塑膠研究的重要性。
研究發現，奈米塑膠進入海洋的途徑多樣且複雜，在歐洲大陸附近的混合層中發現的高濃度熱點，表明奈米塑膠可能透過河流、地表徑流和大氣沉降等多重途徑進入海洋；大氣中的奈米塑膠以氣溶膠形式隨雨水降落或直接沉降到海面，且已成為不可忽視的污染源；而亞熱帶環流區中層水域觀察到的較高濃度，則可能源於該區域累積的大量漂浮塑膠垃圾，且在波浪剪切力和太陽紫外線的持續作用下不斷碎裂，釋放出大量次級奈米塑膠。奈米塑膠在水柱中的傳輸機制也與較大塑膠顆粒截然不同，由於尺寸極小，奈米塑膠的分散不再由浮力特性決定，而是更多地受到與水分子的碰撞和布朗運動控制；在混合層中，剪切分散和風引起的湍流混合導致奈米塑膠濃度趨於水平均勻化；深層水域的奈米塑膠則可能來自沉降的聚集體、沉積物再懸浮，以及機械應力和生物降解過程產生的新奈米塑膠。
奈米塑膠可能代表了對海洋生物最具危害的塑膠尺寸類別，因為它們能夠穿過生物屏障、在生物體內轉次級奈米塑膠運和累積，並快速發生化學反應，與較大的塑膠顆粒相比，奈米塑膠更容易被海洋生物攝取，並可能透過食物鏈累積，最終影響整個海洋生態系統，隨著全球塑膠產量持續增長，奈米塑膠污染問題預計將進一步惡化，這項研究為未來的海洋保護政策制定和塑膠污染防治策略提供了重要的科學依據，也提醒我們必須從源頭減少塑膠使用，並加強對這種無形污染威脅的監測和研究。(1407字；圖1)
參考資料：
Scientists just solved the mystery of the missing ocean plastic—now we’re all in trouble. ScienceDaily. 2025/07/21.
Ten Hietbrink S et al., (2025) Nanoplastic concentrations across the North Atlantic. Nature. 643(8071):412-416. doi: 10.1038/s41586-025-09218-1.
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