城市空气中微塑料和纳米塑料的普遍存在

过去二十年，塑料作为新兴污染物引发全球关注，广泛分布于地球各环境圈层。大块塑料废弃物经物理、化学或生物作用碎片化，形成微塑料（1微米至5毫米）和纳米塑料（小于1微米）。它们不仅存在于城市，还出现在极地和高海拔等偏远地区，大气传输是其全球扩散的重要途径。然而，现有技术限制导致环境中塑料浓度常被低估，大气中微塑料和纳米塑料的跨圈层传输、粒径分布等数据尤为缺乏。

为填补这一空白，研究团队开发了半自动化微观分析方法，结合计算机控制扫描电子显微镜（CCSEM）和能量色散X射线光谱仪（EDX），可识别小至200纳米的单个塑料颗粒。研究在广州（中国南部沿海特大城市）和西安（西北部内陆特大城市）的交通繁忙区域采集了气溶胶（总悬浮颗粒物TSP）、干湿沉降及道路扬尘再悬浮样品，测定了微塑料和纳米塑料的数量浓度、理化特性及通量。

结果显示，两城市所有环境样品中均存在大量塑料颗粒。广州TSP中微塑料和纳米塑料浓度分别为1.8×10⁵个/立方米和4.2×10⁴个/立方米，西安为1.4×10⁵个/立方米和3.0×10⁴个/立方米。雨水中，广州微塑料和纳米塑料浓度为6.0×10⁶个/升和5.7×10⁵个/升，西安雨水中浓度相近，雪水中分别为2.1×10⁶个/升和2.7×10⁵个/升。尽管广州雨水中塑料丰度更高，但西安因采样期间降水率更高，降雨湿沉降通量更大（微塑料7.0×10⁷个/平方米/天，纳米塑料1.5×10⁷个/平方米/天），成为大气塑料的主要清除途径。道路扬尘再悬浮中，广州塑料颗粒浓度达2.8×10⁶个/立方米（微塑料）和2.2×10⁶个/立方米（纳米塑料），西安为1.8×10⁶个/立方米（微塑料）和3.9×10⁵个/立方米（纳米塑料），估算排放通量广州微塑料4.0×10⁹个/平方米/天，西安微塑料2.5×10⁹个/平方米/天，表明道路扬尘是重要排放源。

塑料颗粒按元素组成分为富碳（如聚乙烯、聚丙烯）、碳氧复合（如聚酯、聚碳酸酯）和碳与其他元素复合（如聚氯乙烯、尼龙）三类。道路扬尘再悬浮样品中塑料颗粒占比最高（广州微塑料占6.70%，纳米塑料占4.03%），TSP样品中最低（广州微塑料占2.36%，纳米塑料占0.48%）。大多数塑料颗粒粒径分布呈单峰模式，峰值在1.0-2.0微米，纤维状颗粒占比不足5%，广州样品中更常见圆形、表面粗糙的颗粒。

研究发现，大气塑料颗粒数量远高于传统视觉识别方法的结果，可能需重新评估塑料在全球环境中的循环。纳米塑料浓度通常比微塑料低一个数量级，平均粒径600-800纳米，未检测到200-260纳米颗粒，提示超细碎片可能分解为可溶性物质。塑料易与矿物粉尘、soot等气溶胶异质聚集（频率最高达65.7%），改变其粒径、形状和密度，影响辐射强迫和传输。道路扬尘再悬浮中塑料聚集较少，表明聚集主要发生在排放到空气中后。

局限性包括：EDX难以区分聚合物类型，检测限为200纳米，预处理可能去除生物和水溶性物质，样品采集非同步等。未来需开发结合拉曼光谱与CCSEM的更快分析方法，以提升塑料颗粒的识别和定量能力。