Rác thải biển là chất thải do con người tạo ra đã cố ý hoặc vô tình được thải ra biển hoặc đại dương. Rác thải nổi trên đại dương có xu hướng tích tụ ở các con sông và trên các đường bờ biển^[1] và thường xuyên xuất hiện khi thủy triều xuống. Các mảnh vụn chẳng hạn như gỗ, cũng có mặt trong rác thải biển.

Với việc sử dụng ngày càng nhiều nhựa, và ảnh hưởng của con người đã trở thành một vấn đề do nhiều loại nhựa (hóa dầu) không phân hủy sinh học, so với các vật liệu tự nhiên hay vật liệu thân thiện môi trường.^[2] Nhựa trong nước gây ra mối đe dọa nghiêm trọng đối với cá, chim biển, bò sát biển và động vật có vú biển, cũng như tàu thuyền và bờ biển.^[3] Việc rác trôi vào cống thoát nước mưa và đường nước đều góp phần gây ra vấn đề này.

Để ngăn chặn các mảnh vỡ và chất ô nhiễm trên biển, luật pháp và chính sách đã được quốc tế thông qua. Tùy thuộc vào mức độ phù hợp với các vấn đề và mức độ đóng góp khác nhau, một số quốc gia đã đưa ra các chính sách bảo hộ cụ thể hơn.

Các nhà nghiên cứu phân loại các mảnh vụn trên đất liền hoặc trên đại dương; vào năm 1991, nhóm chuyên gia hỗn hợp của Liên hợp quốc về các khía cạnh khoa học của ô nhiễm biển ước tính rằng có tới 80% ô nhiễm là từ đất liền^[4], với 20% còn lại bắt nguồn từ các sự kiện thảm khốc hoặc các nguồn hàng hải.^[5] Nhiều nghiên cứu gần đây đã phát hiện ra rằng hơn một nửa số mảnh vụn nhựa được tìm thấy trên bờ biển Hàn Quốc là có nguồn gốc từ đại dương.^[6]

Nhiều loại vật thể nhân tạo có thể trở thành rác thải biển; túi nhựa, bóng bay, phao, dây thừng, chất thải y tế, chai thủy tinh và nhựa, cuống thuốc lá, bật lửa, lon nước giải khát, polystyrene, dây và lưới đánh cá bị mất, và các chất thải khác nhau từ tàu du lịch và giàn khoan dầu nằm trong số các mặt hàng thường được tìm thấy đã dạt vào bờ biển. Đặc biệt, đai buộc 6 lon được coi là biểu tượng của vấn đề.^[7]

Quân đội Hoa Kỳ đã sử dụng bãi biển để chôn lấp vũ khí và bom không sử dụng, bao gồm bom thường, bom mìn, mìn và vũ khí hóa học ít nhất từ ​​năm 1919 cho đến năm 1970.^[8] Hàng triệu pound bom mìn đã được xử lý ở vịnh Mexico và ngoài khơi bờ biển của ít nhất 16 bang, từ New Jersey đến Hawaii (mặc dù tất nhiên, những thứ này không trôi dạt vào bờ biển và Mỹ không phải là quốc gia duy nhất đã thực hiện điều này).^[9]

80% rác thải biển biển là nhựa.^[10] Nhựa tích tụ vì chúng thường không phân hủy sinh học như nhiều chất khác. Chúng phân hủy quang học khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, mặc dù chúng chỉ làm như vậy trong điều kiện khô ráo, vì nước ức chế quá trình quang phân.^[11] Trong một nghiên cứu năm 2014 sử dụng mô hình máy tính, các nhà khoa học thuộc nhóm 5 Gyres, ước tính 5,25 nghìn tỷ mảnh nhựa nặng 269.000 tấn đã được phân tán trong các đại dương với số lượng tương tự ở Bắc và Nam bán cầu.^[12]

Lưới đánh cá do ngư dân để lại hoặc đánh mất trong đại dương - lưới ma - có thể vướng cá, cá heo, rùa biển, cá mập, cá nược, cá sấu, chim biển, cua và các sinh vật khác. Những tấm lưới này hạn chế chuyển động, gây ra đói, rách và nhiễm trùng, và ở những động vật hít thở không khí, bị ngạt thở.^[13]

8,8 triệu tấn chất thải nhựa được đổ vào các đại dương trên thế giới mỗi năm. Châu Á là nguồn cung cấp rác thải nhựa không được quản lý tốt hàng đầu, riêng Trung Quốc chiếm 2,4 triệu tấn.^[14]

Người ta ước tính rằng có khoảng 86 triệu tấn mảnh vụn nhựa từ biển trên toàn thế giới tính đến cuối năm 2013, giả định rằng 1,4% lượng nhựa toàn cầu được sản xuất từ ​​năm 1950 đến 2013 đã đi vào đại dương và tích tụ ở đó.^[15]

Rác thải nhựa đã tràn đến tất cả các đại dương trên thế giới. Ô nhiễm nhựa này gây hại cho khoảng 100.000 con rùa biển và động vật có vú biển và 1.000.000 sinh vật biển mỗi năm.^[16] Chất dẻo lớn hơn (được gọi là "macroplastics") chẳng hạn như túi mua sắm bằng nhựa có thể làm tắc nghẽn đường tiêu hóa của động vật lớn hơn khi chúng tiêu thụ ^[17] và có thể gây đói do hạn chế chuyển động của thức ăn hoặc bằng cách lấp đầy dạ dày và lừa chúng suy nghĩ nó đầy. Mặt khác, vi nhựa gây hại cho các sinh vật biển nhỏ hơn. Ví dụ, các mảnh nhựa cá nổi ở trung tâm các con quay của đại dương của chúng ta nhiều hơn sinh vật phù du sống ở biển và được chuyển qua chuỗi thức ăn để tiếp cận tất cả các sinh vật biển.^[18] Một nghiên cứu năm 1994 về đáy biển bằng cách sử dụng lưới kéo ở Tây Bắc Địa Trung Hải xung quanh các bờ biển của Tây Ban Nha, Pháp và Ý cho biết nồng độ trung bình của các mảnh vỡ là 1.935 vật phẩm trên một km vuông. Mảnh vụn nhựa chiếm 77%, trong đó 93% là túi ni lông.^[17]

Chất thải, được làm từ các vật liệu đa dạng đặc hơn nước bề mặt (chẳng hạn như thủy tinh, kim loại và một số chất dẻo), đã được tìm thấy rải rác trên đáy biển và đại dương, nơi nó có thể vướng vào san hô và cản trở các vùng biển khác- tuổi thọ của tầng, hoặc thậm chí bị chôn vùi dưới lớp trầm tích, khiến việc dọn dẹp trở nên vô cùng khó khăn, đặc biệt là do diện tích phân tán của nó rất rộng so với xác tàu đắm.^[19] Nghiên cứu do MBARI thực hiện đã tìm thấy các vật dụng bao gồm túi nhựa dưới độ sâu 2000 m ngoài khơi bờ biển phía tây của Bắc Mỹ và xung quanh Hawaii.^[20]

Một nghiên cứu gần đây đã khảo sát bốn địa điểm riêng biệt để đại diện cho một loạt các sinh cảnh biển ở độ sâu thay đổi từ 1100-5000m. Ba trong số bốn vị trí có lượng vi nhựa có thể xác định được hiện diện trong 1 cm lớp trầm tích trên cùng. Các mẫu lõi được lấy từ từng điểm và đã lọc vi nhựa ra khỏi trầm tích thông thường. Các thành phần nhựa được xác định bằng phương pháp quang phổ Raman vi mô; kết quả cho thấy chất màu nhân tạo thường được sử dụng trong ngành công nghiệp nhựa.^[21]

10 quốc gia phát thải ô nhiễm nhựa đại dương lớn nhất trên toàn thế giới, từ nhiều nhất đến ít nhất là Trung Quốc, Indonesia, Philippines, Việt Nam, Sri Lanka, Thái Lan, Ai Cập, Malaysia, Nigeria và Bangladesh,^[22] phần lớn là qua các sông Dương Tử, Indus, Yellow, Hai, Nile, Ganges, Pearl, Amur, Niger, và Mekong, và chiếm "90% tổng lượng nhựa đổ ra các đại dương trên thế giới".^[23]

Ước tính có khoảng 10.000 container trên biển mỗi năm bị mất bởi các tàu container, thường là trong các cơn bão.^[24] Một vụ tràn nước đã xảy ra ở Thái Bình Dương vào năm 1992, khi hàng nghìn con vịt cao su và các đồ chơi khác (ngày nay được gọi là "Floatees thân thiện") bị rơi xuống biển trong một cơn bão. Từ đó, đồ chơi đã được tìm thấy trên khắp thế giới, giúp hiểu rõ hơn về các dòng hải lưu. Những sự cố tương tự đã từng xảy ra trước đây, chẳng hạn như khi Hansa Carrier đánh rơi 21 container (trong đó đáng chú ý là có chứa giày Nike nổi).^[25] Năm 2007, MSC Napoli tiến vào eo biển Manche, thả hàng trăm container, phần lớn trôi dạt vào Bờ biển kỷ Jura, một Di sản Thế giới.^[26]

Tại cảng Halifax, Nova Scotia, 52% vật phẩm được tạo ra từ việc sử dụng giải trí trong công viên đô thị, 14% từ việc xử lý nước thải và chỉ 7% từ các hoạt động vận chuyển và đánh cá.^[27] Khoảng bốn phần năm^[28] các mảnh vụn đại dương là từ rác được thổi lên mặt nước từ các bãi chôn lấp và dòng chảy đô thị.^[3]

Một số nghiên cứu cho thấy rằng các mảnh vụn biển có thể chiếm ưu thế ở các vị trí cụ thể. Ví dụ, một nghiên cứu năm 2016 của Aruba cho thấy các mảnh vỡ được tìm thấy ở phía hướng gió của hòn đảo chủ yếu là các mảnh vụn biển từ các nguồn xa xôi.^[29] Năm 2013, các mảnh vỡ từ 6 bãi biển ở Hàn Quốc đã được thu thập và phân tích: 56% được tìm thấy là "trên đại dương" và 44% "trên đất liền".^[30]

Trong Syringe Tide năm 1987, chất thải y tế dạt vào bờ biển ở New Jersey sau khi được thổi từ Bãi chôn lấp Fresh Kills ^[31]. Trên hòn đảo Nam Georgia xa xôi, cận Nam Cực, các mảnh vụn liên quan đến đánh bắt cá, khoảng 80% là nhựa, là nguyên nhân gây ra sự vướng víu của một số lượng lớn hải cẩu Nam Cực.^[32]

Phân rác biển thậm chí còn được tìm thấy dưới đáy đại dương Bắc Cực.^[33]

Nhiều động vật sống trên hoặc dưới biển tiêu thụ rác trôi dạt do nhầm lẫn, vì nó thường trông giống với con mồi tự nhiên của chúng.^[34] Các mảnh vụn nhựa cồng kềnh có thể tồn tại vĩnh viễn trong đường tiêu hóa của những động vật này, chặn đường di chuyển của thức ăn và gây chết do đói hoặc nhiễm trùng.^[35] Các hạt nhựa nhỏ trôi nổi cũng giống như động vật phù du, có thể khiến những người ăn lọc tiêu thụ chúng và khiến chúng xâm nhập vào chuỗi thức ăn đại dương. Trong các mẫu lấy từ Bắc Thái Bình Dương Gyre vào năm 1999 bởi Quỹ Nghiên cứu Biển Algalita, khối lượng nhựa vượt quá khối lượng của động vật phù du tới 6 lần.^[10]

Các chất phụ gia độc hại được sử dụng trong sản xuất nhựa có thể ngấm vào môi trường xung quanh khi tiếp xúc với nước. Các chất ô nhiễm kỵ nước trong nước thu thập và phóng đại trên bề mặt các mảnh vụn nhựa,^[28] do đó làm cho nhựa trong đại dương trở nên chết chóc hơn so với trên đất liền.^[10] Các chất gây ô nhiễm kỵ nước tích tụ sinh học trong các mô mỡ, đồng nhất sinh học trong chuỗi thức ăn và gây áp lực cho những kẻ săn mồi ở đỉnh và con người.^[36] Một số chất phụ gia nhựa gây rối loạn hệ thống nội tiết khi tiêu thụ; những người khác có thể ức chế hệ thống miễn dịch hoặc giảm tỷ lệ sinh sản.^[37] Bisphenol A (BPA) là một ví dụ nổi tiếng về chất hóa dẻo được sản xuất với khối lượng lớn để đóng gói thực phẩm, từ đó nó có thể ngấm vào thực phẩm, dẫn đến việc con người tiếp xúc. Là một chất chủ vận thụ thể estrogen và glucocorticoid, BPA can thiệp vào hệ thống nội tiết và có liên quan đến việc tăng chất béo ở loài gặm nhấm.^[38]

Bản chất kỵ nước của các bề mặt nhựa kích thích sự hình thành nhanh chóng của các màng sinh học,^[39] hỗ trợ một loạt các hoạt động trao đổi chất và thúc đẩy sự kế thừa của các vi sinh vật vi mô và vĩ mô khác.^[40]

Các chuyên gia đã lo ngại từ những năm 2000 rằng một số sinh vật đã thích nghi^[41] để sống trên mảnh vụn nhựa trôi nổi, cho phép chúng phân tán theo dòng hải lưu và do đó có khả năng trở thành loài xâm lấn trong các hệ sinh thái xa xôi.^[42] Nghiên cứu vào năm 2014 tại các vùng biển xung quanh Úc^[39] đã xác nhận rất nhiều loài thực dân như vậy, ngay cả trên các mảnh nhỏ, và cũng phát hiện thấy vi khuẩn đại dương phát triển mạnh ăn vào nhựa để tạo thành các hố và rãnh. Các nhà nghiên cứu này đã chỉ ra rằng "sự phân hủy sinh học nhựa đang xảy ra ở bề mặt biển" thông qua hoạt động của vi khuẩn, và lưu ý rằng điều này phù hợp với một nhóm nghiên cứu mới về vi khuẩn như vậy. Phát hiện của họ cũng phù hợp với nghiên cứu lớn khác được thực hiện^[43] vào năm 2014, nhằm tìm cách trả lời câu hỏi về sự thiếu tích tụ tổng thể của nhựa trôi nổi trong các đại dương, mặc dù mức độ đổ thải đang diễn ra cao. Chất dẻo được tìm thấy dưới dạng sợi siêu nhỏ trong các mẫu lõi được khoan từ trầm tích dưới đáy đại dương sâu. Hiện vẫn chưa xác định được nguyên nhân của sự bồi tụ biển sâu trên diện rộng như vậy.

Không phải tất cả các hiện vật do con người tạo ra được đặt trong đại dương đều có hại. Các cấu trúc bằng sắt và bê tông thường ít gây thiệt hại cho môi trường vì chúng thường chìm xuống đáy và trở nên bất động, và ở độ sâu nông chúng thậm chí có thể cung cấp giàn giáo cho các rạn san hô nhân tạo. Tàu và toa tàu điện ngầm đã cố tình bị đánh chìm vì mục đích đó.^[44]

Ngoài ra, loài cua ẩn cư đã được biết là sử dụng các mảnh rác bãi biển làm vỏ khi chúng không thể tìm thấy một vỏ sò thực sự có kích thước mà chúng cần.^[45]

Việc ăn phải nhựa của các sinh vật biển hiện đã được hình thành ở độ sâu đầy đủ của đại dương. Microplastic được tìm thấy trong dạ dày của những con giáp xác chân giò được lấy mẫu từ Nhật Bản, Izu-Bonin, Mariana, Kermadec, New Hebrides và các rãnh Peru-Chile. Các giáp xác chân hai loại từ rãnh Marina được lấy ở độ sâu 10.890 m và tất cả đều chứa các sợi nhỏ.^[46]