大气 空气微塑料含量浓度检测仪 微塑料颗粒含量浓度监测仪 空气微纳米塑料检测仪
本研究发现在亚微米级塑料颗粒在上海大气中占主导地位,其中纳米颗粒质量占36.3%,数量占99.97%,人体肺部累积量达到171.3 ng/h,主要是PE、PVC和PS。
一、纳米颗粒:数量占绝对主导,质量占比超 1/3
• 纳米塑料(≤1μm)在大气研究中较少。在本研究中发现:纳米塑料占大气微塑料质量浓度的 36.3%。且其数量浓度达 99.97%,是微米级颗粒的 3055 倍。这意味着空气中悬浮着数千万的塑料颗粒里,每万颗里只有 3 颗是微米级,其余全是危害更大的纳米级颗粒。
• 尺寸对比:本研究中纳米塑料从56 纳米(0.056μm)开始就大量被发现于颗粒物中,该尺寸约为头发丝直径的千分之一,可轻松穿过肺泡膜进入血液,随循环系统抵达心脏、肝脏等器官。
微塑料(MPs,1μm–5mm)与纳米塑料(NPs,<1μm)作为新兴环境污染物,其在大气中的行为尚不明确。本研究开发了一种能够检测小至200纳米塑料颗粒的半自动显微分析方法,并首次对中国两个超大城市——广州(湿润亚热带气候)和西安(半干旱气候)——大气中的气溶胶、干湿沉降及道路扬尘再悬浮颗粒中的MPs与NPs进行了系统定量。研究发现,大气中塑料颗粒的丰度远高于既往报道,湿沉降(降雨)是其主要去除途径,而道路扬尘再悬浮则是重要的排放源。研究进一步揭示了塑料颗粒在大气中倾向于与烟尘、矿物尘等发生异质聚集,并对其理化性质、迁移转化及潜在的环境与健康影响提供了关键见解。
大气环境中,尤其是超大城市,MPs与NPs的真实丰度与跨介质通量是多少?
现有分析方法的局限性(如依赖人工识别、检测限较高)如何导致对大气塑料负担的低估?
大气塑料颗粒(尤其是NPs)的来源、尺寸分布、形貌特征及其与其它气溶胶的混合状态如何?
这些特征如何影响塑料颗粒在大气中的迁移、转化、沉降及其潜在的气候与健康效应?
样品采集:在广州与西安的交通主干道附近,同步采集总悬浮颗粒物(TSP,使用液体撞击器)、干沉降(降尘)、湿沉降(雨水、西安含雪水)及道路扬尘样品。利用实验室扬尘模拟系统对道路扬尘进行再悬浮模拟采样。
创新分析方法:采用基于计算机控制扫描电镜-能谱联用系统的半自动显微分析技术。通过一系列预处理步骤(水透析去除盐分/焦油球、过氧化氢消化生物材料、盐酸消化碳酸盐)去除干扰物质,并基于形貌特征排除烟尘团聚体和碳质飞灰。
颗粒识别与量化:系统自动定位所有含碳颗粒,并手动复核确认塑料颗粒。以碳含量大于等于10.0 wt%作为塑料颗粒的识别阈值,并根据元素组成将其分为富碳类、碳氧类和碳与其他元素类三个亚组。
参数测量与计算:测量每个塑料颗粒的尺寸、形貌因子(纵横比、圆形度、形状因子),并基于颗粒计数、采样参数和气象数据,计算各介质中MPs/NPs的数量浓度及通量(排放通量、干湿沉降通量)。
质量控制:全程避免使用塑料制品,使用玻璃、铝箔或不锈钢器具。对所有分析溶剂、试剂进行本底检测,并进行加标回收实验和流程空白实验以评估和控制污染。
丰度远高于预期:本研究测得的塑料颗粒数量浓度比基于传统视觉识别技术(如显微红外、拉曼)的报告值高2至6个数量级。例如,广州和西安TSP中MPs浓度分别达1.8×105个/立方米和1.4×105个/立方米,NPs浓度分别为4.2×104个/立方米和3.0×104个/立方米。雨水中的浓度可达106个 MPs/升量级。
通量与主导过程:湿沉降是大气塑料最主要的清除途径。西安因采样期间降雨率更高,其湿沉降通量可达7.0×107MPs/平方米/天。道路扬尘再悬浮是重要的排放源,其排放通量估算高达109MPs/平方米/天量级,表明城市交通活动是大气塑料的关键来源。
NPs的丰度与尺寸:在所有环境样品中,NPs的丰度和通量均比MPs低约一个数量级。未检测到小于260纳米的塑料颗粒,NPs的平均尺寸在649至809纳米之间。这挑战了塑料会持续碎裂至数十纳米的传统假设,暗示超细碎片可能通过矿化或转化为可溶性有机物而移除。
普遍的异质聚集:高达65.7%的塑料颗粒与烟尘和/或矿物尘发生异质聚集。这种聚集状态显著改变了塑料颗粒的尺寸、密度、表面化学活性,进而影响其辐射强迫、传输路径和环境行为。
聚合物组成:基于元素组成,塑料颗粒以富碳类(如聚乙烯、聚丙烯)、碳氧类(如聚酯、聚碳酸酯)和含其他元素类(如聚氯乙烯、聚酰胺)为主,但在不同城市和介质间未发现明显的组成规律。
方法检测下限为200纳米,无法检测更小的NPs,且水溶性有机物(如二次有机气溶胶)可能带来干扰。
样品非同步采集,且某些介质仅基于单一样本,无法评估变异性。
需发展更快速、准确的分析方法。将拉曼光谱与CCSEM-EDX技术联用是极具潜力的方向:先利用SEM表征尺寸形貌,EDX引导定位,最后用拉曼光谱进行化学确证。这种方案有望实现对单个塑料颗粒从物理到化学特性的绝对定量,为全球塑料循环模型提供更可靠的参数,并更精准地评估其生态与健康风险。
微塑料的污染问题已经不是个新话题,早在十几年前,科学家们就已开始警告它们的潜在危害。2016年,世界卫生组织曾提到,微塑料在水体中的存在已经对海洋生物造成了严重影响,但当时没人预料到,空气中的微塑料也可能如此广泛和危险。尤其是像这次法国研究一样,关注到那些比灰尘还要微小的颗粒。
更令人担忧的是,这些微塑料的来源不仅仅是海洋污染或者塑料垃圾的堆积。在我们的日常生活中,塑料的使用无处不在。无论是化妆品、衣物,还是汽车轮胎和建筑材料,它们都可能成为微塑料的来源。即便是你家里的空调、清洁设备,甚至是汽车的内饰,可能也在不断释放微小的塑料颗粒。
你是否注意到,现代城市的空气质量普遍不太理想,而微塑料正是其中的隐形杀手。它们无声无息地渗透到我们生活的每个角落,你每天呼吸的空气,可能充满了这些你从未见过的危险物质。
事实上,这种隐形的污染正在全球范围内悄悄蔓延。比如在一些大城市,空气中的微塑料浓度甚至已经超过了常规污染物的标准。这意味着,我们的呼吸不仅仅是吸入氧气,更多的是在不知不觉中吸入大量有害物质。你或许曾经担心过雾霾中的PM2.5,却没想到这些看不见的微塑料,才是正在悄然威胁你健康的另一种毒。
 
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