【儀表網 研發快訊】自2004年“微塑料”概念(尺寸小于5毫米的塑料碎片)被提出后，在過去的二十年間，微塑料及更小的納米塑料(小于1微米)已被發現廣泛存在于地球系統的所有環境介質(水、土壤、空氣及生物等)中。它們通過物理與化學的復合作用，對從生物個體到生態系統的多個層級構成潛在且長期的威脅。近年來，極地、高山等偏遠地區的觀測證據進一步揭示，大氣傳輸已成為塑料全球循環的關鍵通道。同時，微米及納米級塑料顆粒可經呼吸道進入深部肺區及血液，是除攝食外另一重要的人體暴露途徑。
傳統分析方法依賴顯微鏡下對塑料形狀、顏色和透明度的人工識別，難以實現對環境樣品中微米級塑料的準確定量，更無法精準識別納米級塑料，這構成了該領域研究的關鍵瓶頸。作為一種可通過大氣通道快速擴散至全球的新型污染物，盡管學術界日益關注微/納塑料在大氣中的存量、傳輸、轉化及歸趨，但受限于定量方法的缺乏，其氣候、環境與健康效應一直難以系統評估。
為應對這一挑戰，中國科學院地球環境所空氣凈化新技術團隊聯合國內外學者，開發了一種半自動顯微分析方法，首次實現對環境樣品中小至200納米塑料顆粒的有效定量。該方法基于計算機控制的掃描電子顯微技術，通過逐顆粒定位并測量其粒徑、形貌與元素組成等微觀理化參數，系統揭示了西安、廣州兩座千萬級人口城市大氣氣溶膠、降水(雨、雪)、降塵和揚塵中微塑料與納米塑料的豐度(圖1)。研究發現，道路揚塵與降雨過程主導著大氣塑料的跨環境介質傳輸，并觀測到微/納塑料在大氣中與礦物塵、黑碳等顆粒物發生了異質混合(圖2)。
該工作通過方法學創新，將大氣塑料研究的空間分辨率從微米推進至納米尺度，為精準量化微/納塑料的大氣過程提供了有力工具。基于粒徑分辨的形貌與化學組成實測數據，研究深化了對大氣塑料環境行為的認識，為評估其對輻射強迫與生態系統的影響提供了直接依據。此外，研究首次發現的大氣異質混合現象，也為深入探究微/納塑料的健康風險與氣候效應拓展了新的研究思路。
該成果近期發表于Science Advances。中國科學院地球環境所胡塔峰副研究員為第一作者，中國科學院大氣物理所曹軍驥研究員、中國科學院地球環境所黃宇研究員、香港中文大學何建輝教授和日本熊本縣立大學張代洲教授并為共同通訊作者。研究獲得中國科學院蘭州資源環境科學大型儀器區域中心“儀器設備方法開發技術創新項目(lz2026g106)”和黃土科學全國重點實驗室“2025年度全重重點項目(SKLLQGZD2503)”資助。
論文詳情：Tafeng Hu, Chongchong Zhang, Yuqing Zhu, Jing Duan, Suixin Liu, Niu Jin, Yingpan Song, Feng Wu, Jianjun Li, Ting Zhang, Hongya Niu, Xuxiang Li, Hong Huang, Gary S. Casuccio, Yu Huang, Kin-Fai Ho, Junji Cao, Daizhou Zhang(2026). Abundance of microplastics and nanoplastics in urban atmosphere. Science Advance. (DOI: 10.1126/sciadv.adz7779)
圖1. 城市大氣微塑料和納米塑料豐度、通量與組成示意圖
圖2. 城市大氣環境樣品中塑料顆粒的異質聚集. (A) 大氣塑料粒子與黑碳和礦物塵粒子聚集體的相對含量；(B) 微/納尺度異質聚集體的典型形貌.
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