首次发现！空气中微塑料正影响全球气候变化

英国《自然（Nature）》杂志2021年10月的一篇环境学模型研究显示，大气中的微塑料或能通过反射阳光辐射对气候有微小的冷却效应，但其同样展现出了吸收红外辐射、增强温室效应的可能性。基于塑料的大量生产并持续在地球环境中的累计，研究者认为，未来大气中的微塑料对气候的影响将越来越显著。这是人类首次对大气微塑料的直接气候影响进行研究计算。

自从20世纪50年代人类开始大规模生产塑料以来，已有大约50亿吨的塑料废物在垃圾填埋场或环境中积累。塑料在老化过程中变得易碎，并可能分解生成微塑料（1-5000μm的颗粒）和纳米塑料（<1μm的颗粒）。目前，在水生和陆地环境中都发现了大量微塑料的存在。微塑料的主要来源包括用于制造塑料物品的颗粒或小球，个人护理产品、研磨清洁产品、油漆和喷砂磨料的微珠；次要来源包括合成纤维、合成橡胶轮胎的灰尘、油漆颗粒和大型塑料的降解而成。

海洋中的微塑料可能会随着海浪被“排放”出来，经风吹后带到陆地，再被冲入河流、流回到海洋，形成一个“塑料循环”。至此，微塑料已经被认为是大气中广泛存在的污染物，尺寸一般在15 - 250 μm之间，比其他类型的大气气溶胶（直径一般小于2.5μm）大一到两个数量级。

此外，在空气中检测到的常见聚合物包括聚酯、聚乙烯、聚丙烯、丙烯酸和树脂，由于它们体积小、密度低，因此很容易被夹带和长距离运输，同时可能对人类健康构成威胁。

2021年10月20日，新西兰坎特伯雷大学物理与化学学院的劳拉·雷维尔（Laura Revell）等人在《自然（Nature）》杂志发表论文《Direct radiative effects of airborne microplastics》, 首次计算了空气中微塑料对气候的直接影响，即空气中微塑料的光学性质和直接辐射效应（不包括气溶胶与云的相互作用）。

由矿物粉尘、微塑料以及其他类型的空气悬浮微粒物质组成的大气气溶胶，正在通过吸收和散射辐射(直接辐射效应)来影响地球气候。此类影响通常用有效辐射强迫(ERF)度量来量化。大气气溶胶散射和吸收太阳和地球的辐射，导致大气变暖或变冷，这取决于颗粒的大小、形状、组成以及大气和表面条件。

总体而言，气溶胶与辐射的直接相互作用具有负的ERF(即对地表气候产生冷却影响)；不过具体而言，黑碳气溶胶的ERF为正，对太阳辐射的吸附性强，导致气候变暖。

雷维尔的研究显示，假设平均表面浓度为每立方米1个微塑料颗粒，且垂直分布在10公里高空，则计算出当今大气中空气中微塑料的ERF为0.044±0.399毫瓦/平方米。然而，微塑料在大气中的分布状态尚不确定。假设它们局限于边界层，短波效应占主导地位，微塑料的ERF将近似为-0.746±0.553毫瓦/平方米。

与气溶胶辐射相互作用引起的总ERF相比 (-0.71~-0.14瓦/平方米），微塑料的ERF很小。然而，塑料产量在过去70年中迅速增长，雷维尔提醒，如果不认真改革塑料生产和废物管理实践，空气中微塑料的丰度和ERF将继续增加。

通过对纤维和非色素塑料碎片这两种常见的不同尺寸的微塑料进行ERF模拟计算,其散射截面结果表明，微塑料能有效散射紫外线和可见光辐射，这本身会对地表气候产生冷却影响。然而其吸收截面显示，微塑料会吸收红外辐射，因此可能会导致温室效应。

当前，越来越多研究显示在世界的很多地区（如北京）发现浓度“较高”的微塑料。雷维尔表示，这可能是由于技术的进步，使研究人员能够捕捉到比以前（发现的）更小的微塑料颗粒。“当然，这一切对我们来说都不是好兆头。我们对于空气中微塑料对气候的影响的只是初步的了解，随着更多新的研究的深入，这一块的知识空白将会被填补和修正。但我们能确定的是，随着塑料污染的上升，微塑料对气候的影响只会变得越来越糟糕。甚至可能已经在局部层面造成了大气加热或冷却的作用。如果不采取适当的措施加强对塑料垃圾的管理，这种影响只会越来越大，并在将来很长一段时间内继续影响气候。”

参考资料：

1.Revell Laura E.,Kuma Peter,Le Ru Eric C.,Somerville Walter R. C.,Gaw Sally. Direct radiative effects of airborne microplastics[J]. Nature,2021,598(7881). https://www.nature.com/articles/s41586-021-03864-x

2.Airborne microplastics have a growing influence on the climate, but we need more data   https://www.zmescience.com/science/airborne-microplastics-have-a-growing-influence-on-the-climate-but-we-need-more-data-263573453/