近日，中国科学院地球环境研究所空气净化新技术团队联合国内外学者，在环境科学领域取得重要进展。团队开发了一种半自动显微分析方法，首次实现对环境样品中小至200纳米的塑料颗粒进行有效识别与定量。相关研究成果已发表于国际学术期刊《科学进展》。
微塑料(尺寸小于5毫米的塑料碎片)及更小的纳米塑料(尺寸小于1微米)是备受关注的新型环境污染物。自“微塑料”概念提出以来，多项研究证实其在全球各类环境介质中广泛存在。这些塑料颗粒可通过物理、化学等复合作用，对生态系统及生物体构成潜在威胁。近年来，在极地、高山等偏远地区也发现了微塑料，表明大气传输是其全球循环的重要途径。同时，吸入是人体暴露于微米及纳米级塑料颗粒的重要潜在途径。
然而，传统分析方法主要依赖显微镜下的人工识别，难以对环境样品中的微塑料进行准确定量，对更小的纳米塑料更是缺乏有效的检测手段，这成为深入研究大气微/纳塑料行为、归趋及其影响的主要瓶颈。
为突破这一限制，研究团队基于计算机控制的扫描电子显微镜与能谱联用技术，建立了一种半自动分析方法。该方法可逐颗粒定位并测量其粒径、形貌与元素组成等微观理化参数，从而在复杂环境基质中有效识别并计数微塑料与纳米塑料。
利用这一创新方法，团队对我国两个特大城市——广州(南方沿海)和西安(西北内陆)——的大气环境进行了系统观测，采集并分析了气溶胶、干湿沉降物以及道路扬尘等样品。
研究获得了一系列定量数据。结果显示，广州空气中微塑料浓度高达每立方米18万个，纳米塑料为每立方米5万个；西安空气中微塑料浓度为每立方米14万个，纳米塑料为每立方米3万个。估算表明，不同大气介质(如气溶胶、沉降等)中塑料颗粒的通量差异可达2到5个数量级。其中，道路扬尘的再悬浮过程以及降雨驱动的湿沉降过程，主导着大气中塑料颗粒的跨介质传输。此外，研究观测到塑料颗粒在沉降样品中与矿物尘、黑碳等其他颗粒物发生了异质混合，其混合程度高于气溶胶和扬尘样品，这提示塑料在大气沉降过程中可能经历了聚集与有效清除。
研究团队表示，该工作通过方法学创新，将大气塑料研究的空间分辨率从微米级推进至纳米级，为量化微/纳塑料的大气丰度、跨介质传输提供了有力工具。基于实测的粒径分辨及形貌化学数据，研究深化了对大气塑料环境行为的认识。团队首次在大气沉降物中观测到的塑料异质混合现象，也为未来进一步探究微/纳塑料对云凝结核形成、辐射强迫等气候效应的影响，以及评估其人体健康风险，拓展了新的研究思路。
素材来源：science
