Small plastic detritus, termed "microplastics", are a widespread and ubiquitous contaminant of marine ecosystems across the globe. Ingestion of microplastics by marine biota, including mussels, worms, fish, and seabirds, has been widely reported, but despite their vital ecological role in marine food-webs, the impact of microplastics on zooplankton remains under-researched. Here, we show that microplastics are ingested by, and may impact upon, zooplankton. We used bioimaging techniques to document ingestion, egestion, and adherence of microplastics in a range of zooplankton common to the northeast Atlantic, and employed feeding rate studies to determine the impact of plastic detritus on algal ingestion rates in copepods. Using fluorescence and coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) microscopy we identified that thirteen zooplankton taxa had the capacity to ingest 1.7–30.6 μm polystyrene beads, with uptake varying by taxa, life-stage and bead-size. Post-ingestion, copepods egested faecal pellets laden with microplastics. We further observed microplastics adhered to the external carapace and appendages of exposed zooplankton. Exposure of the copepod Centropages typicus to natural assemblages of algae with and without microplastics showed that 7.3 μm microplastics (>4000 mL–1) significantly decreased algal feeding. Our findings imply that marine microplastic debris can negatively impact upon zooplankton function and health.

The accumulation of plastic litter in natural environments is a global issue. Concerns over potential negative impacts on the economy, wildlife, and human health provide strong incentives for improving the sustainable use of plastics. Despite the many voices raised on the issue, we lack a consensus on how to define and categorize plastic debris. This is evident for microplastics, where inconsistent size classes are used and where the materials to be included are under debate. While this is inherent in an emerging research field, an ambiguous terminology results in confusion and miscommunication that may compromise progress in research and mitigation measures. Therefore, we need to be explicit on what exactly we consider plastic debris. Thus, we critically discuss the advantages and disadvantages of a unified terminology, propose a definition and categorization framework, and highlight areas of uncertainty. Going beyond size classes, our framework includes physicochemical properties (polymer composition, solid state, solubility) as defining criteria and size, shape, color, and origin as classifiers for categorization. Acknowledging the rapid evolution of our knowledge on plastic pollution, our framework will promote consensus building within the scientific and regulatory community based on a solid scientific foundation.

Microscopic plastic debris, termed "microplastics", are of increasing environmental concern. Recent studies have demonstrated that a range of zooplankton, including copepods, can ingest microplastics. Copepods are a globally abundant class of zooplankton that form a key trophic link between primary producers and higher trophic marine organisms. Here we demonstrate that ingestion of microplastics can significantly alter the feeding capacity of the pelagic copepod Calanus helgolandicus. Exposed to 20 μm polystyrene beads (75 microplastics mL–1) and cultured algae ([250 μg C L–1) for 24 h, C. helgolandicus ingested 11% fewer algal cells (P = 0.33) and 40% less carbon biomass (P < 0.01). There was a net downward shift in the mean size of algal prey consumed (P < 0.001), with a 3.6 fold increase in ingestion rate for the smallest size class of algal prey (11.6–12.6 μm), suggestive of postcapture or postingestion rejection. Prolonged exposure to polystyrene microplastics significantly decreased reproductive output, but there were no significant differences in egg production rates, respiration or survival. We constructed a conceptual energetic (carbon) budget showing that microplastic-exposed copepods suffer energetic depletion over time. We conclude that microplastics impede feeding in copepods, which over time could lead to sustained reductions in ingested carbon biomass.

Abstract Microplastic litter is a pervasive pollutant present in aquatic systems across the globe. A range of marine organisms have the capacity to ingest microplastics, resulting in adverse health effects. Developing methods to accurately quantify microplastics in productive marine waters and those internalized by marine organisms, is of growing importance. Here we investigate the efficacy of using acid, alkaline and enzymatic digestion techniques in mineralizing biological material from marine surface trawls to reveal any microplastics present. Our optimized enzymatic protocol can digest >97% (by weight) of the material present in plankton-rich seawater samples without destroying any microplastic debris present. In applying the method to replicate marine samples from the western English Channel, we identified 0.27 microplastics m −3 . The protocol was further used to extract microplastics ingested by marine zooplankton under laboratory conditions. Our findings illustrate that enzymatic digestion can aid the detection of microplastic debris within seawater samples and marine biota.

Microplastic debris (<5 mm) is a prolific environmental pollutant, found worldwide in marine, freshwater and terrestrial ecosystems. This review assesses the numerous different methods used to identify microplastics ingested by marine organisms.

Plastic debris is a widespread contaminant, prevalent in aquatic ecosystems across the globe. Zooplankton readily ingest microscopic plastic (microplastic, < 1 mm), which are later egested within their faecal pellets. These pellets are a source of food for marine organisms, and contribute to the oceanic vertical flux of particulate organic matter as part of the biological pump. The effects of microplastics on faecal pellet properties are currently unknown. Here we test the hypotheses that (1) faecal pellets are a vector for transport of microplastics, (2) polystyrene microplastics can alter the properties and sinking rates of zooplankton egests and, (3) faecal pellets can facilitate the transfer of plastics to coprophagous biota. Following exposure to 20.6 μm polystyrene microplastics (1000 microplastics mL–1) and natural prey (∼1650 algae mL–1) the copepod Calanus helgolandicus egested faecal pellets with significantly (P < 0.001) reduced densities, a 2.25-fold reduction in sinking rates, and a higher propensity for fragmentation. We further show that microplastics, encapsulated within egests of the copepod Centropages typicus, could be transferred to C. helgolandicus via coprophagy. Our results support the proposal that sinking faecal matter represents a mechanism by which floating plastics can be vertically transported away from surface waters.

Plastic debris is a prolific contaminant effecting freshwater and marine ecosystems across the globe. Of growing environmental concern are “microplastics”and “nanoplastics” encompassing tiny particles of plastic derived from manufacturing and macroplastic fragmentation. Pelagic zooplankton are susceptible to consuming microplastics, however the threat posed to larvae of commercially important bivalves is currently unknown. We exposed Pacific oyster (Crassostrea gigas) larvae (3–24 d.p.f.) to polystyrene particles spanning 70 nm-20 μm in size, including plastics with differing surface properties, and tested the impact of microplastics on larval feeding and growth. The frequency and magnitude of plastic ingestion over 24 h varied by larval age and size of polystyrene particle (ANOVA, P < 0.01), and surface properties of the plastic, with aminated particles ingested and retained more frequently (ANOVA, P < 0.01). A strong, significant correlation between propensity for plastic consumption and plastic load per organism was identified (Spearmans, r = 0.95, P < 0.01). Exposure to 1 and 10 μm PS for up to 8 days had no significant effect on C. gigas feeding or growth at <100 microplastics mL–1. In conclusion, whil micro- and nanoplastics were readily ingested by oyster larvae, exposure to plastic concentrations exceeding those observed in the marine environment resulted in no measurable effects on the development or feeding capacity of the larvae over the duration of the study.

Microplastics (plastic particles, 0.1 μm-5 mm in size) are widespread marine pollutants, accumulating in benthic sediments and shorelines the world over. To gain a clearer understanding of microplastic availability to marine life, and the risks they pose to the health of benthic communities, ecological processes and food security, it is important to obtain accurate measures of microplastic abundance in marine sediments. To date, methods for extracting microplastics from marine sediments have been disadvantaged by complexity, expense, low extraction efficiencies and incompatibility with very fine sediments. Here we present a new, portable method to separate microplastics from sediments of differing types, using the principle of density floatation. The Sediment-Microplastic Isolation (SMI) unit is a custom-built apparatus which consistently extracted microplastics from sediments in a single step, with a mean efficiency of 95.8% (±SE 1.6%; min 70%, max 100%). Zinc chloride, at a density of 1.5 g cm-3, was deemed an effective and relatively inexpensive floatation media, allowing fine sediment to settle whilst simultaneously enabling floatation of dense polymers. The method was validated by artificially spiking sediment with low and high density microplastics, and its environmental relevance was further tested by extracting plastics present in natural sediment samples from sites ranging in sediment type; fine silt/clay (mean size 10.25 ± SD 3.02 μm) to coarse sand (mean size 149.3 ± SD 49.9 μm). The method presented here is cheap, reproducible and is easily portable, lending itself for use in the laboratory and in the field, eg. on board research vessels. By employing this method, accurate estimates of microplastic type, distribution and abundance in natural sediments can be achieved, with the potential to further our understanding of the availability of microplastics to benthic organisms.

Microplastics have been documented in marine environments worldwide, where they pose a potential risk to biota. Environmental interactions between microplastics and lower trophic organisms are poorly understood. Coastal shelf seas are rich in productivity but also experience high levels of microplastic pollution. In these habitats, fish have an important ecological and economic role. In their early life stages, planktonic fish larvae are vulnerable to pollution, environmental stress and predation. Here we assess the occurrence of microplastic ingestion in wild fish larvae. Fish larvae and water samples were taken across three sites (10, 19 and 35 km from shore) in the western English Channel from April to June 2016. We identified 2.9% of fish larvae (n = 347) had ingested microplastics, of which 66% were blue fibres; ingested microfibers closely resembled those identified within water samples. With distance from the coast, larval fish density increased significantly (P < 0.05), while waterborne microplastic concentrations (P < 0.01) and incidence of ingestion decreased. This study provides baseline ecological data illustrating the correlation between waterborne microplastics and the incidence of ingestion in fish larvae.

Microplastic debris is ubiquitous and yet sampling, classifying and enumerating this prolific pollutant in marine waters has proven challenging. Typically, waterborne microplastic sampling is undertaken using nets with a 333 μm mesh, which cannot account for smaller debris. In this study, we provide an estimate of the extent to which microplastic concentrations are underestimated with traditional sampling. Our efforts focus on coastal waters, where microplastics are predicted to have the greatest influence on marine life, on both sides of the North Atlantic Ocean. Microplastic debris was collected via surface trawls using 100, 333 and 500 μm nets. Our findings show that sampling using nets with a 100 μm mesh resulted in the collection of 2.5-fold and 10-fold greater microplastic concentrations compared with using 333 and 500 μm meshes respectively (P < 0.01). Based on the relationship between microplastic concentrations identified and extrapolation of our data using a power law, we estimate that microplastic concentrations could exceed 3700 microplastics m-3 if a net with a 1 μm mesh size is used. We further identified that use of finer nets resulted in the collection of significantly thinner and shorter microplastic fibres (P < 0.05). These results elucidate that estimates of marine microplastic concentrations could currently be underestimated.