To understand the spatial variation in concentrations and compositions of organic micropollutants in marine plastic debris and their sources, we analyzed plastic fragments (∼10 mm) from the open ocean and from remote and urban beaches. Polychlorinated biphenyls (PCBs), polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), dichloro-diphenyl-trichloroethane and its metabolites (DDTs), polybrominated diphenyl ethers (PBDEs), alkylphenols and bisphenol A were detected in the fragments at concentrations from 1 to 10,000 ng/g. Concentrations showed large piece-to-piece variability. Hydrophobic organic compounds such as PCBs and PAHs were sorbed from seawater to the plastic fragments. PCBs are most probably derived from legacy pollution. PAHs showed a petrogenic signature, suggesting the sorption of PAHs from oil slicks. Nonylphenol, bisphenol A, and PBDEs came mainly from additives and were detected at high concentrations in some fragments both from remote and urban beaches and the open ocean.

We analyzed polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) in abdominal adipose of oceanic seabirds (short-tailed shearwaters, Puffinus tenuirostris) collected in northern North Pacific Ocean. In 3 of 12 birds, we detected higher-brominated congeners (viz., BDE209 and BDE183), which are not present in the natural prey (pelagic fish) of the birds. The same compounds were present in plastic found in the stomachs of the 3 birds. These data suggested the transfer of plastic-derived chemicals from ingested plastics to the tissues of marine-based organisms.

Concentrations of polychlorinated biphenyls (PCBs) in beached resin pellets were examined to reveal variability between individual particles and differences among beaches. Fifty-five resin pellets from a beach in Tokyo were individually analyzed for PCBs, and showed concentrations ranging from <28 to 2,300 ng/g. This indicates that concentrations are highly variable between particles. Among several characters, discoloration (e.g., yellowing) had a positive relationship with PCB concentration: discolored pellets contained more PCBs than others on most of the beaches sampled. Given the color-selective ingestion of food by some organisms, this may be ecotoxicologically important. Measurements of samples from 47 beaches in Japan showed regional differences in PCB concentrations in resin pellets consistent with those in mussels. Sporadic high concentrations of PCBs were also found in pellets from remote islands, suggesting that resin pellets could be the dominant route of exposure to the contaminants at remote sites. The similarity of PCB concentrations between resin pellets and mussels suggests a potential use of resin pellets to monitor pollution in seawater.

Our previous study suggested the transfer of polybrominated diphenyl ether (PBDE) flame retardants from ingested plastics to seabirds' tissues. To understand how the PBDEs are transferred, we studied leaching from plastics into digestive fluids. We hypothesized that stomach oil, which is present in the digestive tract of birds in the order Procellariiformes, acts as an organic solvent, facilitating the leaching of hydrophobic chemicals. Pieces of plastic compounded with deca-BDE were soaked in several leaching solutions. Trace amounts were leached into distilled water, seawater, and acidic pepsin solution. In contrast, over 20 times as much material was leached into stomach oil, and over 50 times as much into fish oil (a major component of stomach oil). Analysis of abdominal adipose, liver tissue, and ingested plastics from 18 wild seabirds collected from the North Pacific Ocean showed the occurrence of deca-BDE or hexa-BDEs in both the tissues and the ingested plastics in three of the birds, suggesting transfer from the plastic to the tissues. In birds with BDE209 in their tissues, the dominance of BDE207 over other nona-BDE isomers suggested biological debromination at the meta position. Model calculation of PBDE exposure to birds based on the results of the leaching experiments combined with field observations suggested the dominance of plastic-mediated internal exposure to BDE209 over exposure via prey.

While microplastics (MPs) have emerged as a significant threat, information on MPs <330 μm (SMPs) is limited by the lack of simple quantification methods. We examined the potential application of salps, non-selective filter-feeding tunicates, to estimate in-situ SMP densities. After collection, salp guts were dissected, dissolved, and filtered to analyze MPs using μFTIR. The results showed each gut samples contained 1.96 ± 1.49 MP particles; their polymer composition and size were consistent with those in ambient seawater. When the SMP quantity in salp gut was converted to in-situ densities using previously published feeding parameters, SMP densities ranged between 235 and 1209 particles/m3; they were strongly correlated with those in seawater. Importantly, this method, which is less labor intensive than other methods, could easily characterize in-situ SMP distribution of different marine environments, thus improve the monitoring of their pollution. Furthermore, it could be applied to examine historical contributions of SMPs using archived salp samples.

Longnose lancetfish (Alepisaurus ferox) may has been studied as an indicator of marine pollution caused by marine litter. The objectives of this study were to determine the difference in frequency of occurrence of plastics ingested by longnose lancetfish in different ocean area. In this study, we compared the incidence and characteristics of anthropogenic debris in the stomachs of longnose lancetfish. We examined 91 longnose lancetfish caught by pelagic longline fishing in Sagami Bay, the North Pacific Ocean, approximately 200 km south of Shikoku, and in the Indian Ocean. Broken down by ocean area, the incidence of anthropogenic debris ingestion was highest in Sagami Bay (23 of 34 specimens, 68%), followed by the North Pacific Ocean (1 of 9, 11%), and the Indian Ocean (8 of 48, 17%). The frequency of occurrence increased in area close to the sphere of human habitation. The anthropogenic debris collected in this study were more than 70% classified as plastic sheeting. Stomach content analysis revealed that more than 90% of the plastic fragments were composed of PP and PE, which have specific gravities that are less than that of seawater. The results of this study show that some of the plastics flowing from the land into the sea are spreading through under the water surface of the ocean.