Concentrations of floating plastic were measured throughout the Mediterranean Sea to assess whether this basin can be regarded as a great accumulation region of plastic debris. We found that the average density of plastic (1 item per 4 m2), as well as its frequency of occurrence (100% of the sites sampled), are comparable to the accumulation zones described for the five subtropical ocean gyres. Plastic debris in the Mediterranean surface waters was dominated by millimeter-sized fragments, but showed a higher proportion of large plastic objects than that present in oceanic gyres, reflecting the closer connection with pollution sources. The accumulation of floating plastic in the Mediterranean Sea (between 1,000 and 3,000 tons) is likely related to the high human pressure together with the hydrodynamics of this semi-enclosed basin, with outflow mainly occurring through a deep water layer. Given the biological richness and concentration of economic activities in the Mediterranean Sea, the affects of plastic pollution on marine and human life are expected to be particularly frequent in this plastic accumulation region.

The subtropical ocean gyres are recognized as great marine accummulation zones of floating plastic debris; however, the possibility of plastic accumulation at polar latitudes has been overlooked because of the lack of nearby pollution sources. In the present study, the Arctic Ocean was extensively sampled for floating plastic debris from the Tara Oceans circumpolar expedition. Although plastic debris was scarce or absent in most of the Arctic waters, it reached high concentrations (hundreds of thousands of pieces per square kilometer) in the northernmost and easternmost areas of the Greenland and Barents seas. The fragmentation and typology of the plastic suggested an abundant presence of aged debris that originated from distant sources. This hypothesis was corroborated by the relatively high ratios of marine surface plastic to local pollution sources. Surface circulation models and field data showed that the poleward branch of the Thermohaline Circulation transfers floating debris from the North Atlantic to the Greenland and Barents seas, which would be a dead end for this plastic conveyor belt. Given the limited surface transport of the plastic that accumulated here and the mechanisms acting for the downward transport, the seafloor beneath this Arctic sector is hypothesized as an important sink of plastic debris.

The composition, size distribution, and abundance of floating plastic debris in surface waters of the Mediterranean Sea were analyzed in relation to distance to land. We combined data from previously published reports with an intensive sampling in inshore waters of the Northwestern Mediterranean. The highest plastic concentrations were found in regions distant from from land as well as in the first kilometer adjacent to the coastline. In this nearshore water strip, plastic concentrations were significantly correlated with the nearness to a coastal human population, with local areas close to large human settlements showing hundreds of thousands of plastic pieces per km2. The ratio of plastic to plankton abundance reached particularly high values for the coastal surface waters. Polyethylene, polypropylene and polyamides were the predominant plastic polymers at all distances from coast (86 to 97% of total items), although the diversity of polymers was higher in the 1-km coastal water strip due to a higher frequency of polystyrene or polyacrylic fibers. The plastic size distributions showed a gradual increase in abundance toward small sizes indicating an efficient removal of small plastics from the surface. Nevertheless, the relative abundance of small fragments (< 2 mm) was higher within the 1-km coastal water strip, suggesting a rapid fragmentation down along the shoreline, likely related with the washing ashore on the beaches. This study constitutes a first attempt to determine the impact of plastic debris in areas closest to Mediterranean coast. The presence of a high concentration of plastic including tiny plastic items could have significant environmental, health and economic impacts.

Characterization of the color of the plastic is often included in studies on plastic pollution. However, the comparability and relevance of this information is limited by methodology or observer subjectivity. Based on the analysis of thousands of floating plastic fragments from a global collection, here we propose a systematic semiautomatic method to analyze colors by using a reference palette of 120 Pantone colors. The most abundant colors were white and transparent/translucent (47%), yellow and brown (26%), and blue-like (9%). The white color increased in the smallest pieces (<5 mm) and far from coastal sources (>500 km). Both fragmentation and discolouration of ocean plastics may occur because of longer exposure time to sunlight in nature. In addition, yellow items peaked at around 1 cm and brown colors at around 1 mm, supporting the notion that yellowing precedes tanning in the aging process, which is paralleled by fragmentation. Apart from the effects of the weathering, our results suggest a second-order modulation of the color distributions of marine microplastics by the selective action of visual predators. The present work provides methodological tools and a wide empirical background to further the interpretation and applicability of the color information on ocean plastics.

Abstract The hypothesis that seaweed farming contributes to carbon burial below the farms was tested by quantifying burial rates in 20 seaweed farms distributed globally, ranging from 2 to 300 years in operation and from 1 ha to 15,000 ha in size. This involved combining analyses of organic carbon density with sediment accumulation rate in sediments below seaweed farms relative to reference sediments beyond the farm and/or prior to the farm operation. One in every four farms sampled was set over environments that export, rather than retain materials. For the farms that were placed over depositional environments, where sediment accumulation could be quantified, the thickness of sediment layers and stocks of carbon accumulated below the farms increased with farm age, reaching 140 ton C ha -1 for the oldest farm, and tended to exceed those in reference sediments beyond the farm and/or prior to the operation of the farms. Organic carbon burial rates in the farm sediments averaged (± SE) 1.87 ± 0.73 ton CO 2 equivalent (CO 2-eq ) ha -1 year -1 (median 0.83, range 0.10 – 8.99 ton CO 2-eq ha -1 year -1 ), twice the average (± SE) burial rate in reference sediments (0.90 ± 0.27, median 0.64, range 0.10-3.00 ton CO 2-eq ha -1 year -1 ), so that the excess organic carbon burial attributable to the seaweed farms averaged 1.06 ± 0.74 ton CO 2-eq ha -1 year -1 (median 0.09, range −0.13-8.10 ton CO 2-eq ha -1 year -1 ). This first direct quantification of carbon burial in sediments below seaweed farms confirms that, when placed over depositional environments, seaweed farming tend to sequester carbon in the underlying sediments, but do so at widely variable rates, increasing with farm yield.