我国科学家突破微纳塑料定量分析技术 首次实现200纳米级塑料颗粒精准识别

问题:微塑料及更小尺度的纳米塑料作为新型环境污染物,已水体、土壤、空气等多种介质中被持续观测到。尤其在大气中,这类颗粒可随气流远距离输送,甚至抵达极地、高山等偏远地区,显示其扩散速度快、影响范围广。,微米及纳米级塑料颗粒具备通过呼吸道进入人体的可能,成为除摄食之外值得关注的暴露途径。如何准确识别并定量大气中的微纳塑料,是评估其环境行为、健康风险与可能气候效应的基础环节,但长期以来受制于方法学瓶颈,关键问题难以得到可靠回答。 原因:传统检测多依赖显微镜下对颗粒颜色、形状、透明度等外观特征的人工判别,主观性强、效率有限,且对微米级颗粒已较难做到稳定定量,对纳米级塑料更缺乏精确识别能力。样品背景复杂、颗粒数量庞大、与其他气溶胶组分高度混杂,也深入放大了误判与漏判风险,导致不同地区、不同介质之间的数据可比性不足,限制了对大气中“存量—迁移—转化—归趋”全过程的系统刻画。因此,建立能够覆盖更小尺度、并兼顾形貌与化学信息的定量技术,成为研究突破的关键所在。 影响:据中国科学院地球环境研究所介绍,该所科研团队联合国内外学者开发的半自动显微分析方法,基于计算机控制的扫描电子显微技术,能够逐颗粒定位并测量粒径、形貌以及元素组成等微观理化参数,实现对小至约200纳米塑料颗粒的有效定量。研究成果发表于国际学术期刊《科学进展》。依托该方法,团队对西安、广州等地大气气溶胶、降水(雨、雪)、降尘与扬尘样品中的微塑料和纳米塑料丰度与组成开展系统分析,获得粒径分辨的实测数据,推动对应的研究从“能否观察到”迈向“能够量化、可比较、可追踪”。 更值得关注的是,研究揭示道路扬尘与降雨过程在大气塑料跨介质传输中意义在于主导作用:一上,道路交通与地表扰动使含塑料颗粒的尘土更易被扬起并进入气溶胶体系;另一方面,降雨(含降雪)通过清除与沉降机制,将大气中的塑料颗粒带入地表与水体环境,形成大气—地表—水体之间的快速交换通道。研究还观测到微纳塑料大气中与矿物尘、黑碳等颗粒物发生异质混合,这意味着塑料颗粒并非以“单一成分”独立存在,而是可能与多类污染或自然颗粒结合,改变其在大气中的停留时间、光学特性与化学反应路径,从而影响风险评估与治理策略的精准度。 对策:面向治理与管理需求,方法学突破不仅在于提升观测能力,更在于为“可监测、可评估、可管控”提供底座。下一步可从三上推进:其一,推动监测体系从单一介质向多介质联动扩展,将气溶胶、降水、降尘、扬尘等纳入统一的采样与分析框架,形成跨介质通量与来源判识的证据链;其二,完善标准化流程与质控体系,提升不同城市、不同季节、不同天气条件下数据的可比性,为风险分级与政策评估提供稳定依据;其三,结合源头减量与过程控制,交通扬尘管理、城市道路清洁、建筑工地扬尘治理、塑料制品减量与回收体系完善各上协同发力,降低塑料颗粒进入大气与再悬浮的概率,同时针对降雨沉降带来的再分配效应,加强雨水径流与受纳水体的联动治理。 前景:从科学研究看,该成果把大气塑料研究的空间分辨率进一步推进至纳米尺度,为解析其在大气中的迁移、沉降、老化及与其他气溶胶组分的耦合过程提供了更精细的“标尺”。随着数据积累,相关研究有望在三条路径上取得进展:一是更加准确地评估微纳塑料对人体健康的潜在影响,尤其是呼吸暴露相关的剂量、粒径分布与混合状态;二是为探讨其与辐射收支、云凝结与颗粒化学反应等过程的关联提供实测依据,推动从现象观察向机理量化深化;三是为城市大气复合污染治理提供新的风险维度,使塑料颗粒此新兴污染因子纳入更系统的环境管理视野。

在塑料制品带来便利的同时,其微小碎片正在悄然改变地球环境。这项研究首次揭开了纳米级塑料污染的传播机制,展现了科技在环境治理中的关键作用。随着监测体系的完善,人类有望在这场看不见的污染战中构筑起更坚固的防线。