近日，中國科學院地球環境研究所空氣
凈化新技術團隊聯合國內外學者，在環境科學領域取得重要進展。團隊開發了一種
半自動顯微分析方法，首次實現對環境樣品中小至200納米的塑料顆粒進行有效識別與定量。相關研究成果已發表于國際學術期刊《科學進展》。
微塑料(尺寸小于5毫米的塑料碎片)及更小的納米塑料(尺寸小于1微米)是備受關注的新型環境污染物。自“微塑料”概念提出以來，多項研究證實其在全球各類環境介質中廣泛存在。這些塑料顆粒可通過物理、化學等復合作用，對生態系統及生物體構成潛在威脅。近年來，在極地、高山等偏遠地區也發現了微塑料，表明大氣傳輸是其全球循環的重要途徑。同時，吸入是人體暴露于微米及納米級塑料顆粒的重要潛在途徑。
然而，傳統分析方法主要依賴顯微鏡下的人工識別，難以對環境樣品中的微塑料進行準確定量，對更小的納米塑料更是缺乏有效的檢測手段，這成為深入研究大氣微/納塑料行為、歸趨及其影響的主要瓶頸。
為突破這一限制，研究團隊基于計算機控制的掃描電子顯微鏡與能譜聯用技術，建立了一種半自動分析方法。該方法可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，從而在復雜環境基質中有效識別并計數微塑料與納米塑料。
利用這一創新方法，團隊對我國兩個特大城市——廣州(南方沿海)和西安(西北內陸)——的大氣環境進行了系統觀測，采集并分析了氣溶膠、干濕沉降物以及道路揚塵等樣品。
研究獲得了一系列定量數據。結果顯示，廣州空氣中微塑料濃度高達每立方米18萬個，納米塑料為每立方米5萬個；西安空氣中微塑料濃度為每立方米14萬個，納米塑料為每立方米3萬個。估算表明，不同大氣介質(如氣溶膠、沉降等)中塑料顆粒的通量差異可達2到5個數量級。其中，道路揚塵的再懸浮過程以及降雨驅動的濕沉降過程，主導著大氣中塑料顆粒的跨介質傳輸。此外，研究觀測到塑料顆粒在沉降樣品中與礦物塵、黑碳等其他顆粒物發生了異質混合，其混合程度高于氣溶膠和揚塵樣品，這提示塑料在大氣沉降過程中可能經歷了聚集與有效清除。
研究團隊表示，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級推進至納米級，為量化微/納塑料的大氣豐度、跨介質傳輸提供了有力工具。基于實測的粒徑分辨及形貌化學數據，研究深化了對大氣塑料環境行為的認識。團隊首次在大氣沉降物中觀測到的塑料異質混合現象，也為未來進一步探究微/納塑料對云凝結核形成、輻射強迫等氣候效應的影響，以及評估其人體健康風險，拓展了新的研究思路。
素材來源：science
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