濁流による深海底堆積物中のマイクロプラスチックの輸送と埋没．

Transport and Burial of Microplastics in Deep-Marine Sediments by Turbidity Currents.

• Florian Pohl
• Joris T Eggenhuisen
• Ian A Kane
• Michael A Clare

抄録

海洋生態系と人間の健康に対するプラスチック汚染の脅威は、ますます精査されている。海洋中のマクロおよびマイクロプラスチックの多くは海底に蓄積され、最高濃度のものは大陸棚と交差する海底峡谷で報告されており、陸域のプラスチック源に直結している。濁流として知られる重力駆動の雪崩は、海底峡谷を通じて陸域の堆積物と有機炭素を深海に送り込む主なプロセスである。しかし，濁流がプラスチックを輸送・埋設する能力については，基本的に研究されていない．本研究では，濁流がマイクロプラスチックをどのように輸送するのか，また，マイクロプラスチック片や繊維の埋設にどのような役割を果たしているのかを，フルーム実験を用いて調べた．その結果、微細プラスチック片は濁度流の基底部に比較的集中しているのに対し、繊維は流れ全体に均一に分布していることがわかった。驚くべきことに、結果として得られた堆積物は、断片ではなく繊維に富むという逆の傾向を示している。我々はこの明らかな矛盾を、繊維が沈降砂粒の間に挟まれることで、繊維が優先的に懸濁液から取り除かれて堆積物の中に埋もれてしまうという堆積メカニズムによって説明した。この結果は、濁流が海底堆積物中に大量のマイクロプラスチックを分布させ埋没させる可能性があることを示唆している。

The threat posed by plastic pollution to marine ecosystems and human health is under increasing scrutiny. Much of the macro- and microplastic in the ocean ends up on the seafloor, with some of the highest concentrations reported in submarine canyons that intersect the continental shelf and directly connect to terrestrial plastic sources. Gravity-driven avalanches, known as turbidity currents, are the primary process for delivering terrestrial sediment and organic carbon to the deep sea through submarine canyons. However, the ability of turbidity currents to transport and bury plastics is essentially unstudied. Using flume experiments, we investigate how turbidity currents transport microplastics, and their role in differential burial of microplastic fragments and fibers. We show that microplastic fragments become relatively concentrated within the base of turbidity currents, whereas fibers are more homogeneously distributed throughout the flow. Surprisingly, the resultant deposits show an opposing trend, as they are enriched with fibers, rather than fragments. We explain this apparent contradiction by a depositional mechanism whereby fibers are preferentially removed from suspension and buried in the deposits as they are trapped between settling sand-grains. Our results suggest that turbidity currents potentially distribute and bury large quantities of microplastics in seafloor sediments.